CN101401429A - 电子水印嵌入方法、装置、程序以及电子水印检测方法、装置、程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子水印嵌入方法、装置、程序以及电子水印检测方法、装置、程序，该电子水印嵌入装置将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印检测装置检测电子水印。电子水印嵌入装置根据嵌入信息生成嵌入序列，根据嵌入序列生成N－1维图案，按照N－1维图案上的值调制周期信号，从而生成N维嵌入图案，将该嵌入图案重叠在输入信号上进行输出。电子水印检测装置中，测定输入信号的一个维数方向上规定周期信号的分量，求出N－1维图案，根据N－1维图案的值来求出检测序列，根据检测序列和嵌入序列的相关值的大小，检测被嵌入的电子水印。

Description

电子水印嵌入方法、装置、程序以及电子水印检测方法、装置、程序

技术领域

本发明涉及电子水印嵌入方法、装置、程序以及电子水印检测方法、装置、程序，尤其涉及在不受察觉的情况下，对以视频信号作为起始的输入信号嵌入其他副信息，并且从嵌入有副信息的信号中读取该副信息的电子水印嵌入方法、装置、程序以及电子水印检测方法、装置、程序。

背景技术

作为现有技术，存在通过对数字内容嵌入电子水印来进行数字内容的著作权保护的技术。另外，还存在参照与数字内容有关的著作权信息等元数据的技术。进而，还存在以作为广告的印刷物等模拟介质为基础，通过数字相机拍摄数字内容、读取电子水印来获得与广告关联的信息的技术。

作为在静止图像中嵌入电子水印的方法，公开有如下的波谱扩散型电子水印方式，即，将通过伪随机数生成的嵌入序列嵌入到图像的正交转换区域(例如付里叶转换区域)的实部和虚部中，使用嵌入序列与检测序列的相关来进行检测(例如参见专利文献1)。

关于视频信号，由于一般视频信号作为使静止图像即帧图像连续起来的结构而被记录，因此通过应用以静止图像作为对象的电子水印方式，可以嵌入电子水印。例如使用上述专利文献1所述的电子水印方法，即便对视频信号的各帧图像嵌入相同的电子水印，也能实现对于视频信号的电子水印。

在嵌入有电子水印的静止图像被非法使用的情况下，可以考虑切取图像的一部分来使用的情况。如果是切取一部分而得到的图像，则在不使用原图像的电子水印检测中，无法得知被切取的部位是原图像的哪个部分。这意味着被嵌入的电子水印的图案看起来正在进行任意量的平行移动。即，这意味着空间方向上电子水印图案的同步错开的状态。将其称作“电子水印的空间同步”，在检测电子水印时，需要通过明确平行移动量等方法使空间同步一致(一般在电子水印的空间同步中，有时还包含对仿射转换等几何变形的校正，然而本发明中以对平行移动的校正作为对象)。

视频信号一般作为时间方向上连续的多个静止图像(帧)的集合来进行处理。在面向动态图像的电子水印方式中，期望可以从这种帧的集合中一部分连续的帧的集合中检测电子水印。例如，在仅切取所发布的视频内容的1个场景来非法使用的情况下，也可以仅从被非法使用的场景中检测电子水印，从而可以期待抑制非法使用的效果。另外，例如根据通过摄影机拍摄在电影院等放映的视频内容而得到的再拍摄视频来检测电子水印的情况下，电子水印嵌入时的视频开始点与拍摄到的视频开始点必然会错开，期望在这种情况下也能检测电子水印。另外，例如还可以考虑根据视频内容中迄今为止已显示的场景，从使用便携终端等的相机拍摄到的视频中检测电子水印来获得关联信息的应用。在这些例子中，由于事先无法得知嵌入有电子水印的视频的哪个部分被切取，因而需要在电子水印的检测中知道检测对象的部位相当于作为电子水印嵌入的信号的哪个位置。将其称作电子水印的时间同步。

现有的电子水印方式中的空间同步、时间同步方法可大致如下分类。

(1)网罗性搜索：对考虑到的所有同步位移量依次网罗性尝试每一个电子水印的检测。

(2)同步一致用信号的嵌入：独立于电子水印来嵌入同步一致用信号，通过对其进行检测来使同步一致。

例如在上述专利文献1所述的电子水印方法中，预先将用于检测电子水印在空间上的平行移动量的信号重叠嵌入到嵌入信息中，使用离散付里叶转换，高效地实施该信号的同步位移量的网罗性搜索，从而使空间同步一致。

专利文献1：日本特开2003-219148号公报

但是，在现有的面向视频的电子水印嵌入方法中，有如下课题。

●对高压缩和再拍摄的耐性的课题

例如，使用MPEG1/2/4、WMV(Windows(注册商标)MediaVideo)、DiPX、H.264/AVC等高压缩率的动态图像不可逆编码(高压缩)、或者再次使用摄像机或安装在移动电话上的相机等拍摄被输出到屏幕或显示器这样的显示设备上的视频(再拍摄)的情况下，有时难以进行检测。

另外，为了通过高压缩和再拍摄也能进行检测而需要较强健地嵌入电子水印，结果导致视频画质的降低。

反之，为了在维持足够的画质的同时对高压缩和再拍摄等具有足够的耐性，需要缩短嵌入到视频中的信息长度。

●扩散序列长度的课题

在文献“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宫武隆，《关于帧重叠型动态图像电子水印的检测性能评价的一个考察》，信息科学技术研讨会，FIT2005，J-029，2005”中，描述了在使用波谱扩散和相关计算的电子水印方式中，通过增长波谱扩散的扩散序列长度，来提高电子水印的检测可靠性。在上述专利文献1的电子水印方式中，由于用于通过逆变获得实数值的付里叶系数的对称性限制，对嵌入序列进行嵌入的正交转换区域的频率系数位置的数量受到限制。即，由于对称位置的付里叶系数是共轭复数这样的制约，对嵌入序列进行嵌入的频率系数实质上被限制在频率系数整体的一半，难以增长波谱扩散的扩散序列长度。

●同步的课题

另外，在用于电子水印的空间同步、时间同步的现有方法中，存在如下的问题点。

首先，在网罗性搜索的方法中，对所有的同步位移量进行搜索是非常耗费时间的处理，并不现实。

另外，在嵌入同步一致用信号的方法中，使相对于信号的改变量增加同步一致信号的量，在整体上信号的品质下降。例如在视频的情况下会导致视频的品质下降。另外，同步一致用信号本身作为相对于嵌入信息的检测的噪声分量发挥作用，也存在检测性能恶化的可能性。另外，特征性的同步一致用信号易于预测，还存在自身成为攻击对象而使电子水印的安全性恶化的可能性。

尤其在视频的时间同步上存在如下课题。

当通过摄像机或移动电话等的相机来拍摄显示于屏幕或TV等的视频的情况下，由于再现的帧速率没有与拍摄的帧速率同步，因而产生子帧上的再取样，同步变得更为困难。另外，当使用移动电话等低性能的处理器的情况下，有时拍摄的帧速率不稳定而取样定时产生微小的偏差，这也成为难以进行同步的一个原因。

发明内容

本发明正是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于，提供一种能对高压缩和再拍摄提高耐性、增长扩散序列长度、不需要时间同步/空间同步或者容易取得时间同步/空间同步的电子水印嵌入技术和电子水印检测技术。

本发明可以构成为如下的电子水印嵌入方法，其在具有嵌入序列生成单元、排列生成单元、调制单元、存储单元、嵌入图案重叠单元的电子水印嵌入装置中，在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入方法的特征在于，上述嵌入序列生成单元根据上述嵌入信息来生成嵌入序列，储存在第1存储单元中，上述排列生成单元根据上述第1存储单元的上述嵌入序列，生成N-1维图案，上述调制单元按照上述N-1维图案上的值来调制周期信号，从而生成N维嵌入图案，储存在第2存储单元中，上述嵌入图案重叠单元获得储存在上述第2存储单元中的上述N维嵌入图案，把该嵌入图案重叠在上述输入信号上。

另外，本发明还可以构成为如下的电子水印嵌入方法，其在具有嵌入序列生成单元、排列生成单元、转换单元、存储单元、嵌入图案重叠单元、逆变单元的电子水印嵌入装置中，在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入方法的特征在于，上述嵌入序列生成单元根据上述嵌入信息来生成嵌入序列，储存在第1存储单元中，上述排列生成单元根据储存在上述第1存储单元中的上述嵌入序列来生成N-1维图案，储存在第2存储单元中，上述转换单元对上述输入信号进行正交转换，获得转换完毕信号，上述嵌入图案重叠单元把储存在上述第2存储单元中的上述N-1维图案重叠在上述转换完毕信号的一部分的N-1维平面上，获得逆变前信号，上述逆变单元对上述逆变前信号进行正交逆变，获得嵌入完毕信号。

并且，本发明还可以构成为如下的电子水印检测方法，其在具有解调单元、检测序列提取单元、相关值计算单元、存储单元的电子水印检测装置中，检测在人们感知上无法察觉的情况下对具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号预先嵌入的电子水印，该电子水印检测方法的特征在于，上述解调单元测定上述输入信号的一个维数方向上规定周期信号的分量，求出N-1维图案，上述检测序列提取单元根据上述N-1维图案的值求出检测序列，储存在存储单元中，上述相关值计算单元根据储存在上述存储单元中的上述检测序列和嵌入序列的相关值的大小，检测被嵌入的电子水印。

另外，本发明还可以构成为适于实施上述各方法的装置以及使计算机执行上述各方法的处理步骤的程序。

根据本发明，即使在如高压缩的动态图像不可逆编码或输出到显示设备的视频的再拍摄视频等那样，电子水印嵌入后的信号被施加较大改变的情况下，也能实现将具有足够的耐性、抑制了品质恶化、信息长度较长的信息作为电子水印进行嵌入的技术。另外，还能实现不需要同步一致或可容易且高速地进行同步一致的电子水印的检测技术。也就是说，根据本发明，能够防止同步处理引起的处理时间的增多和同步信号的嵌入引起的信号恶化，能够进行高速且耐性、检测性能较高且品质恶化较少的电子水印嵌入/检测。

附图说明

图1A是表示本发明实施方式的电子水印嵌入方法的概要的流程图。

图1B是表示本发明实施方式的电子水印检测方法的概要的流程图。

图2是表示本发明实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的概要结构的图。

图3是N＝2时调制后的嵌入信号的例子。

图4A是周期信号的构成例1。

图4B是周期信号的构成例2。

图4C是周期信号的构成例3。

图5A是周期信号的自相关函数的例1。

图5B是周期信号的自相关函数的例2。

图5C是周期信号的自相关函数的例3。

图6A是对应于周期信号的函数h0在复平面上的轨迹1。

图6B是对应于周期信号的函数h0在复平面上的轨迹2。

图6C是对应于周期信号的函数h0在复平面上的轨迹3。

图7A是正交的2个周期信号的例1。

图7B是正交的2个周期信号的例2。

图8A是同步错开后的信号的例1。

图8B是同步错开后的信号的例2。

图9是同步错开的Q(x)的轨迹的例子。

图10是本发明第1实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的构成例。

图11是本发明第1实施方式的电子水印嵌入装置的动作的流程图。

图12是本发明第1实施方式的复数图案生成部的构成例。

图13是本发明第1实施方式的复数图案生成部的处理的流程图。

图14是本发明第1实施方式的嵌入序列生成部的详细动作的流程图。

图15是本发明第1实施方式的码元的构成例。

图16是本发明第1实施方式的复数排列生成部的动作的流程图。

图17是本发明第1实施方式的复数排列的构成例。

图18是本发明第1实施方式的时间调制部的构成例。

图19是本发明第1实施方式的时间调制部的动作的流程图。

图20是本发明第1实施方式的在时间方向上反复重叠嵌入图案的例子。

图21是本发明第1实施方式的纵横平铺重叠嵌入图案的例子。

图22是本发明第1实施方式的放大重叠嵌入图案的例子。

图23是本发明第1实施方式的电子水印检测装置的动作的流程图。

图24是本发明第1实施方式的计算嵌入完毕信号的特征量进行提取的例子。

图25是本发明第1实施方式的时间解调部的构成例。

图26是本发明第1实施方式的时间解调部的动作的流程图。

图27是本发明第1实施方式的使用时间解调部的差分/微分的构成例。

图28是本发明第1实施方式的检测信息提取部的构成例。

图29是本发明第1实施方式的检测信息提取部的动作的流程图。

图30是本发明第1实施方式的检测序列提取部的详细动作的流程图。

图31是本发明第2实施方式的时间调制部的构成例。

图32是本发明第2实施方式的时间调制部的动作的流程图。

图33是本发明第2实施方式的时间解调部的构成例。

图34是本发明第2实施方式的时间解调部的动作的流程图。

图35是本发明第2实施方式的使用时间解调部的差分/微分的构成例。

图36是本发明第3实施方式的复数图案生成部的构成例。

图37是本发明第3实施方式的复数图案生成部的动作的流程图。

图38A是本发明第3实施方式的复数排列生成部的复数排列的要素范围的例1。

图38B是上述复数排列的要素范围的例2。

图38C是上述复数排列的要素范围的例3。

图38D是上述复数排列的要素范围的例4。

图38E是上述复数排列的要素范围的例5。

图38F是上述复数排列的要素范围的例6。

图39A是上述复数排列的要素范围的例7。

图39B是上述复数排列的要素范围的例8。

图39C是上述复数排列的要素范围的例9。

图39D是上述复数排列的要素范围的例10。

图39E是上述复数排列的要素范围的例11。

图39F是上述复数排列的要素范围的例12。

图40是本发明第3实施方式的检测信息提取部的构成例。

图41是本发明第3实施方式的检测信息提取部的动作的流程图。

图42是本发明第4实施方式的检测信息提取部的构成例。

图43是本发明第4实施方式的检测信息提取部的动作的流程图。

图44是用于说明本发明第4实施方式的比特值检测方法的一个例子的图。

图45是本发明第5实施方式的电子水印检测装置的构成例。

图46是本发明第5实施方式的电子水印检测装置的动作的流程图。

图47是本发明第5实施方式的同步检测部的构成例。

图48是本发明第5实施方式的同步检测部的动作的流程图。

图49是本发明第5实施方式的检测信息提取部的构成例。

图50是本发明第5实施方式的检测信息提取部的另一个构成例。

图51是本发明第6实施方式的时间调制部的构成例。

图52是本发明第7实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的构成例。

图53是本发明第7实施方式的电子水印嵌入装置的动作的流程图。

图54是本发明第7实施方式的复数图案生成部的构成例。

图55是本发明第7实施方式的复数图案生成部的动作的流程图。

图56是本发明第7实施方式的电子水印检测装置的动作的流程图。

图57是本发明第7实施方式的检测信息提取部的构成例。

图58是本发明第7实施方式的同步位移量的结合的例子。

图59是本发明第8实施方式的电子水印嵌入装置的动作的流程图。

图60是本发明第8实施方式的复数图案生成部的构成例。

图61是本发明第8实施方式的复数图案生成部的动作的流程图。

图62是本发明第8实施方式的以时分割连续嵌入多个信息的例子。

图63是本发明第8实施方式的电子水印检测装置的构成例。

图64是本发明第8实施方式的电子水印检测装置的动作的流程图。

图65是本发明第8实施方式的自同步错开位置起检测同步图案的例子。

图66是本发明第8实施方式的检测信息提取部的构成例。

图67是本发明第8实施方式的检测信息提取部的动作的流程图。

图68是本发明第9实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的构成例。

图69是本发明第9实施方式的电子水印嵌入装置的动作的流程图。

符号说明

102第1存储单元；103第2存储单元；100电子水印嵌入装置；110复数图案生成部；111嵌入序列生成单元、嵌入序列生成部；112排列生成单元、复数排列生成部；113N-1维逆付里叶转换部；114嵌入信息分割部；115同步序列生成部；116复数排列生成部；117嵌入序列生成部；120排列生成部；130调制单元、时间调制部；131周期信号生成部；132调制部；133加法部；1341维逆付里叶转换部；136调制部；140嵌入图案重叠单元、嵌入图案重叠部；150第1存储部；160第2存储部；200电子水印检测装置；202存储单元；210解调单元、时间解调部；211周期信号生成部；212解调部；213复数图案构成部；2141维付里叶转换部；215信号微分部；2161维付里叶转换部；220检测信息提取部；221检测序列提取单元、检测序列提取部；222相关值计算单元、相关值计算部；223最大值判定部；224检测信息再构成部；225N-1维付里叶转换部；226复数相关值计算部；227绝对值计算部；250图案存储部；300电子水印检测装置；310时间解调部；320同步检测部；321复数检测序列提取部；322复数相关值计算部；323绝对值计算部；324同步检测最大值判定部；325相位计算部；330检测信息提取部；331检测序列提取部；332相关值计算部；333最大值判定部；334检测信息再构成部；340图案存储部；500电子水印嵌入装置；510复数图案生成部；511嵌入序列生成部；512复数排列生成部；520时间调制部；530嵌入图案重叠部；600电子水印检测装置；610时间解调部；620同步检测部；630检测信息提取部；631检测序列提取部；632相关值计算部；633最大值判定部；634检测信息再构成部；700电子水印检测装置；710嵌入完毕信号分割部；720同步时间解调部；730同步检测部；740同步完毕信号分割部；750时间解调部；760检测信息提取部；761检测序列提取部；762相关值计算部；763最大值判定部；764检测信息再构成部；765检测信息连接部；800电子水印嵌入装置；810复数图案生成部；820嵌入图案重叠部；830嵌入前信号转换部；840嵌入完毕信号逆变部；850第1存储部；904中间复数图案；911嵌入信息；912嵌入前信号；913嵌入序列；914检测信息；917同步序列；921嵌入复数图案；922嵌入图案；923嵌入完毕信号；961检测复数图案；1113检测序列；1114相关值；1115检测复数排列；1116复数相关值；1117绝对值；1118检测复数序列；1501检测复数图案；1502同步位移量；1511检测复数序列；1512复数相关值；1513绝对值；1521检测序列；1522相关值；3111嵌入信息；3112嵌入前信号；3113嵌入完毕信号；3114检测信息；3121嵌入复数图案；3122嵌入图案；3161检测复数图案；3162同步位移量；3213嵌入序列；3313检测序列；3314相关值；3613检测序列；3614相关值；3615部分检测信息；3812检测信息；3813同步复数图案；3814同步位移量；3815检测复数图案；3816部分嵌入完毕信号；3817同步完毕部分信号；4021嵌入复数图案；4022转换完毕嵌入前信号；4023逆变前嵌入完毕信号

具体实施方式

首先，说明本发明实施方式的概要。图1A是表示本发明实施方式的电子水印嵌入方法的概要的流程图。

上述电子水印嵌入方法是在具有嵌入序列生成单元、排列生成单元、调制单元、存储单元、嵌入图案重叠单元的电子水印嵌入装置中，在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中的电子水印嵌入方法。在该方法中具有：嵌入序列生成单元根据嵌入信息生成嵌入序列，储存在第1存储单元中的嵌入序列生成步骤(步骤1)；排列生成单元根据第1存储单元的嵌入序列生成N-1维图案的排列生成步骤(步骤2)；调制单元通过按照N-1维图案上的值调制周期信号来生成N维嵌入图案，储存在第2存储单元中的调制步骤(步骤3)；以及嵌入图案重叠单元获得储存在第2存储单元中的N维嵌入图案，把该嵌入图案重叠在输入信号上的嵌入图案重叠步骤(步骤4)。

图1B是表示本发明实施方式的电子水印检测方法的概要的流程图。该电子水印检测方法是在具有解调单元、检测序列提取单元、相关值计算单元、存储单元的电子水印检测装置中，检测在人们感知上无法察觉的情况下对具有N以上维数的输入信号预先嵌入的电子水印的电子水印检测方法。

在该方法中具有：解调单元测定输入信号的一个维数方向上规定周期信号的分量，求出N-1维图案的解调步骤(步骤11)；检测序列提取单元根据N-1维图案的值求出检测序列，储存在存储单元中的检测序列提取步骤(步骤12)；以及相关值计算单元根据储存在存储单元中的检测序列和嵌入序列的相关值的大小，检测被嵌入的电子水印的相关值计算步骤(步骤13)。

图2是表示本发明实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的概要结构的图。

本实施方式的电子水印嵌入装置是在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中的电子水印嵌入装置100，具有：嵌入序列生成单元111，其根据嵌入信息生成嵌入序列，储存在第1存储单元102中；排列生成单元112，其根据第1存储单元102的嵌入序列生成N-1维图案；调制单元130，其通过按照N-1维图案上的值调制周期信号来生成N维嵌入图案，储存在第2存储单元103中；以及嵌入图案重叠单元140，其获得储存在第2存储单元103中的N维嵌入图案，把该嵌入图案重叠在输入信号上。

另外，本实施方式的电子水印检测装置是检测在人们感知上无法察觉的情况下对具有N以上维数的输入信号预先嵌入的电子水印的电子水印检测装置200，具有：解调单元210，其测定输入信号的一个维数方向上规定周期信号的分量，求出N-1维图案；检测序列提取单元221，其根据N-1维图案的值求出检测序列，储存在存储单元202中；以及相关值计算单元222，其根据储存在存储单元250中的检测序列和嵌入序列的相关值的大小，检测被嵌入的电子水印。

下面，结合附图来详细说明本发明的实施方式。

在下面的说明中，首先示出作为本发明原理的基本概念及其例子之后，说明具体的电子水印嵌入装置、电子水印检测装置及其方法的实施方式。

[基本概念]

首先，如下示出作为本实施方式原理的基本概念。

(1)复数相关的电子水印模型：

如下示出使用复数数列的相关使用型电子水印。

并且，在下面的本说明书中作为复数的部分当然可以作为相同的概念而置换为2维波谱。

嵌入)如下确定嵌入对象的信号列i和电子水印序列w。

i＝{i₁，i₂，…，i_L}∈C^L    (1)

w＝{w₁，w₂，…，w_L}∈C^L    (2)

其中，C是复数整体的集合，w是平均0的伪随机数列。

将w嵌入i中，获得嵌入完毕信号列i’。

i’＝i+w(3)

检测)考虑i’通过同步错开而相位错开Δθ后的i”。

[数1]

i″＝i′e^jΔθ    (4)

这里j是虚数单位。

如下式那样计算i”与w的相关值，进行电子水印的检测。

ρ＝i″·w*    (5)

这里，“w^*”是取w的各要素的共轭复数的数列，“·”是将数列视为向量时的内积运算。并且，将这种复数数列彼此的相关运算称作复数相关。

[数2]

$\mathrm{\ρ}=i^{\′\′}\·w^{*}---\left(6\right)$

$=(i+w)e^{\mathrm{j\Δ\θ}}\·w^{*}$

$=e^{\mathrm{j\Δ\θ}}(i\·w^{*}+w\·w^{*})$

$=e^{\mathrm{j\Δ\θ}}(\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{i}_k{w_k}^{*}+\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{w_k}^{*})$

$=e^{\mathrm{j\Δ\θ}}(\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{i}_k{w_k}^{*}+\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|w_k\right|}^2)$

此处，w^*k是w_k的共轭复数。

如果i与w独立而L足够大，则∑i_kw^* _k的期待值为0。

[数3]

$\mathrm{\ρ}~\left(\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|w_k\right|}^2\right)e^{\mathrm{j\Δ\θ}}---\left(7\right)$

因此，

●通过求出ρ的绝对值为最大的嵌入值，可以与相位错开量Δθ无关地进行检测。即，可以不用同步一致地进行检测。

●通过求出ρ的偏角可以计算相位错开量Δθ。

这里可以考虑以下的2种选择方式作为w_k。

1)例如像取{+1，-1}中的某个值那样仅从实数中进行选择的情况；

2)例如像取

[数4]

$\{\±\sqrt{1/2}\±j\sqrt{1/2}\}$

的某个值那样在复数空间内扩展分布地进行选择的情况。

在上述1)的情况下，水印的图案分量w的相位在嵌入完毕信号列i’上对齐；在2)的情况下，相位会扩散。无论何种情况下，∑i_kw^* _k的期待值都为0，可以进行电子水印的检测，然而在使|w_k|的分散相等、对齐电子水印分量的能量的条件下比较1)、2)的情况下，2)中|∑i_kw^* _k|的分散会变小。这意味着在ρ的值中嵌入对象的信号列i带来的噪声分量的影响变小，可以进行可靠性更高的检测。

(2)时间方向单一频率嵌入的不需要时间同步的电子水印：

作为通过同步错开而相位错开Δθ的电子水印嵌入的例子，示出对时间方向单一频率进行嵌入的例子。

具体而言，例如示出将在视频的空间方向上构成的复数图案调制为时间方向的单一频率进行嵌入的例子。

嵌入)在N维的信号列中嵌入N-1维的复数图案P(x)。其中，x是表示N-1维空间中的位置的向量，且

x＝(x₁，x₂，…，x_N-1)    (8)

将第N维视为时间轴，准备时间轴方向的周期复变函数f(t)。例如，

[数5]

f(t)＝e^jωt             (9)

＝cosωt+jsinωt

在此，j是虚数单位，ω是表示f(t)周期的角速度。

获得利用f(t)的实部、虚部分别对P(x)的实部、虚部进行AM调制来合成得到的N维实数信号W(x，t)。

[数6]

其中，f^*(t)是取f(t)的共轭复数的复变函数。

图3表示N＝2时的W(x，t)的例子。在此，粗线表示W(x，t)的值，通过按照每个位置x而错开相位的t轴方向上的周期信号来表现。

通过这种调制，利用P(x)的复数值的偏角和绝对值来对f(t)的相位和振幅进行调制。

将W(x，t)嵌入到嵌入对象的信号I(x，t)中，获得嵌入完毕信号I’(x，t)。

I’(x，t)＝I(x，t)+W(x，t)(11)

检测)通过I’(x，t)的同步错开，来考虑错开了Δt的信号I”(x，t)。

[数7]

$I\′\′(x,t)=I\′(x,t+\mathrm{\Δt})---\left(12\right)$

$=I(x,t+\mathrm{\Δt})+W(x,t+\mathrm{\Δt})$

例如在考虑视频信号等的情况下，即使利用摄像机进行了再拍摄或模拟转换等时，一般即便空间上的位置不同，时间方向的同步位移量也是恒定的。(当作为对电子水印的攻击被赋予了按照每个空间位置而不同的时间方向同步错开的情况下，画质会显著恶化，作为视频内容的价值会受到损失，因而作为攻击不成立)由此，如上所述时间方向(t方向)的同步位移量Δt可认为不取决于位置x而是恒定的。

另外，例如在考虑图像信号的情况下，当仅被施加了图像的平行移动时，即便例如图像信号在横向上的位置x不同，在纵向上被施加的平行移动的大小也是恒定的。这种情况下，如上所述纵向(t方向)的同步位移量Δt可认为不取决于横向的位置x而是恒定的。

此时，为了利用f(t)对在区间0≤t≤T(T是f(t)的周期的整数倍)中被赋予的I”(x，t)进行解调，计算如下的积分。

[数8]

$Q\left(x\right)={\∫}_0^{T}I\′\′(x,\mathrm{\τ})f*\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}---\left(13\right)$

$={\∫}_0^{T}I\′\′(x,\mathrm{\τ})e^{-\mathrm{j\ω\τ}}\mathrm{d\τ}$

$={\∫}_0^{T}I(x,\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})e^{-\mathrm{j\ω\τ}}$

$=N(x,\mathrm{\Δt})+\frac{{\mathrm{Te}}^{\mathrm{j\ω\Δt}}}{2}P\left(x\right)$

其中，

$N(x,\mathrm{\Δt}){=\∫}_0^{T}I(x,\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})e^{-\mathrm{j\ω\τ}}\mathrm{d\τ}$

其中使用了如下的关系。

[数9]

$={\∫}_0^T(a\frac{e^{-\mathrm{j\ω}(\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})}+e^{\mathrm{j\ω}(\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})}}{2}+b\frac{e^{-\mathrm{j\ω}(\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})}-e^{\mathrm{j\ω}(\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})}}{2j})e^{-\mathrm{j\ω\τ}}\mathrm{d\τ}$

$={\∫}_0^{T}a\frac{e^{-\mathrm{j\ω}(2\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})}+e^{\mathrm{j\ω}\mathrm{\Δt}}}{2}+b\frac{e^{-\mathrm{j\ω}(2\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})}-e^{\mathrm{j\ω}\mathrm{\Δt})}}{2j}\mathrm{d\τ}$

$=e^{\mathrm{j\ω\Δt}}{\∫}_0^T\frac{a}{2}-\frac{b}{2j}\mathrm{d\τ}$

$=\frac{{\mathrm{Te}}^{\mathrm{j\ω\Δt}}}{2}(a+\mathrm{jb})$

因而，

[数10]

并且，在此的例子中，举例说明了信号I”(x，t)作为连续信号而获得的情况，然而即使信号I”(x，t)作为离散信号而获得的情况下，也可以通过积和计算来代替积分进行同样的处理。

即，

[数11]

$=e^{\mathrm{j\ω\Δt}}\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{a}{2}-\frac{b}{2j}$

$=\frac{{\mathrm{Te}}^{\mathrm{j\ω\Δt}}}{2}(a+\mathrm{jb})$

因而，

$Q\left(x\right)=\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\Σ}}}I\′\′(x,\mathrm{\τ})f*\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}---\left(18\right)$

$=\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\Σ}}}I\′\′(x,\mathrm{\τ})e^{-\mathrm{j\ω\τ}}$

$=N(x,\mathrm{\Δt})+\frac{{\mathrm{Te}}^{\mathrm{j\ω\Δt}}}{2}P\left(x\right)$

其中，

$N(x,\mathrm{\Δt})=\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\Σ}}}I(x,\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})e^{-\mathrm{j\ω\τ}}$

当定义了水印序列w{w₁，...，w_L}∈C^L和P(x)的线形转换Trans和逆变Trans^-1时，在进行电子水印的嵌入时，通过

P(x)＝Trans(w)    (19)

来生成P(x)，在进行电子水印的检测时，假定

w’＝Trans^-1(Q(x))    (20)

则可得

[数12]

$w\′=n+\frac{{\mathrm{Te}}^{\mathrm{j\ω\Δt}}}{2}w---\left(21\right)$

其中，n＝Trans^-1(N(x，Δt))。

作为线形转换Trans的例子，例如，既可以是仅在N-1维空间上依次排列w的各值的转换，也可以是在N-1维空间上依次排列w的各值后进行逆付里叶转换等正交转换的转换。

结合本节的讨论，通过取复数相关，

根据

[数13]

$\mathrm{\ρ}=\mathrm{\ω}\′\·\mathrm{\ω}*$

$=(n+\frac{{\mathrm{Te}}^{\mathrm{j\ω\Δt}}}{2}\mathrm{\ω})\·\mathrm{\ω}*---\left(22\right)$

$~\left(\frac{T}{2}\underset{k-1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|w_k\right|}^2\right)e^{\mathrm{j\ω\Δt}}$

可以进行电子水印的检测、同步位移量Δt的计算。

(3)差分(微分)相关的检测：

在上述检测方式中，取代求出Q(x)的计算，也可以根据I”(x，t)的差分或微分使用f(t)进行解调。

即，例如在信号离散的情况下，作为

△I″(x，τ)＝I″(x，τ+1)—I″(x，τ)

[数14]

$Q\left(x\right)=\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\Σ}}}I\′\′(x,\mathrm{\τ})f*\left(\mathrm{\τ}\right)$

$=\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\Σ}}}\{I\′\′(x,\mathrm{\τ}+1)-I\′\′(x,\mathrm{\τ})\}f*\left(\mathrm{\τ}\right)$

$=(N_1(x,\mathrm{\Δt})+\frac{{\mathrm{Te}}^{\mathrm{j\ω}(\mathrm{\Δt}+1)}}{2}P\left(x\right))-(N_0(x,\mathrm{\Δt})+\frac{{\mathrm{Te}}^{\mathrm{j\ω}\mathrm{\Δt}}}{2}P\left(x\right))---\left(23\right)$

$=(N_1(x,\mathrm{\Δt})-N_0(x,\mathrm{\Δt}))+\frac{{\mathrm{Te}}^{\mathrm{j\ω\Δt}}}{2}P\left(x\right)(e^{\mathrm{j\ω}}-1)$

其中，

$N_0(x,\mathrm{\Δt})=\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\Σ}}}I(x,\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})e^{-\mathrm{j\ω\τ}},N_1(x,\mathrm{\Δt})=\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}I(x,\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})e^{-\mathrm{j\ω\τ}}$

在此，由于

[数15]

e^jω-1

是已知的，因而可进行同样的检测。

另外，例如在信号连续的情况下，

通过使用

[数16]

微分 $\frac{{d1}^{,,}(x,\mathrm{\τ})}{\mathrm{d\τ}}$

的同样的计算可进行同样的检测。

例如，在考虑视频信号等的情况下，可知信号帧间的相关较大。由于2个帧的时间间隔越短帧间的相关较高，所以如果如上所述计算帧间差分，则原图分量会较大地消除周期信号的抵消量以上，上述N₁(x，Δt)-N₀(x，Δt)项的绝对值会变得非常小，具有电子水印的能量相对增大而易于检测的优点。

(4)使用任意周期信号时的不需要时间同步的电子水印：

接着，考虑使用任意函数f(t)作为周期信号，改变其相位嵌入电子水印的情况。在此，f(t)是实际函数。

嵌入)获得使用P(x)的绝对值、偏角对f(t)的振幅、相位进行调制而得到的N维实数信号W(x，t)。

例如，W(x，t)＝|P(x)|f(t+s(x))    (24)

其中，

[数17]

$s\left(x\right)=\frac{T}{2\mathrm{\π}}\mathrm{Arg}\left[P\left(x\right)\right]$

T是f(t)的周期。

将W(x，t)嵌入嵌入对象的信号I(x，t)中，获得嵌入完毕信号I’(x，t)。

I’(x，t)＝I(x，t)+W(x，t)    (25)

检测)考虑I’(x，t)通过同步错开而错开Δt后的信号I”(x，t)。

I″(x，t)＝I’(x，t+△t)    (26)

          ＝I(x，t+△t)+W(x，t+△t)

          ＝I(x，t+△t)+|P(x)|f(t+△t+s(x))

此时，为了利用f(t)和使f(t)的相位位移π/4后的f(t-π/4)对在区间0≤t≤T中被赋予的I”(x，t)进行解调，计算如下的积分。

[数18]

$Q\left(x\right)={\∫}_0^{T}I\′\′(x,\mathrm{\τ})\{f\left(\mathrm{\τ}\right)+\mathrm{if}(\mathrm{\τ}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\}\mathrm{d\τ}$

$={\∫}_0^{T}I(x,\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})\{f\left(\mathrm{\τ}\right)+\mathrm{if}(\mathrm{\τ}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\}$

$+\left|P\left(x\right)\right|f(\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt}+s\left(x\right))\{f\left(\mathrm{\τ}\right)+\mathrm{if}(\mathrm{\τ}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\}\mathrm{d\τ}---\left(27\right)$

$=N(x,\mathrm{\Δt})+\left|P\left(x\right)\right|{\∫}_0^T\{f(\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt}+s\left(x\right))+\mathrm{if}(\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt}+s\left(x\right))f(\mathrm{\τ}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\}\mathrm{d\τ}$

其中，

$N(x,\mathrm{\Δt})={\∫}_0^{T}I(x,\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt})\{f\left(\mathrm{\τ}\right)+\mathrm{if}(\mathrm{\τ}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\}\mathrm{d\τ}$

该积分计算是与求出f()的自相关同样的计算，如果设f(t)的自相关函数为g(t)，则可表示为

[数19]

${\text{\∫}}_0^{T}f(\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt}+s\left(x\right))f\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}=g(\mathrm{\Δt}+s\left(x\right))---\left(28\right)$

${\text{\∫}}_0^{T}f(\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δt}+s\left(x\right))f(\mathrm{\τ}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\mathrm{d\τ}=g(\mathrm{\Δt}+s\left(x\right)+\frac{\mathrm{\π}}{4})---\left(29\right)$

此时，假定

[数20]

$h(x,\mathrm{\Δt})=g(\mathrm{\Δt}+s\left(x\right))+\mathrm{jg}(\mathrm{\Δt}+s\left(x\right)+\frac{\mathrm{\π}}{4})---\left(30\right)$

则

[数21]

Q(x)＝N(x，Δt)+|P(x)|h(x，Δt)    (31)，

然而为了此后可以进行与上述使用正弦波的例子相同的电子水印的检测，h(x，Δt)的偏角Arg[h(x，Δt)]取与嵌入的信号的相位

[数22]

$\frac{2\mathrm{\π}}{T}(\mathrm{\Δt}+s\left(x\right))$

接近的值即可。即，

只要是在

[数23]

中取足够小的值的函数h即可。

此时，如下表示复数相关中的积运算。

[数24]

(33)

通过求出其总和作为复数相关值，可以根据复数相关值的偏角在与同步位移量Δt和

对应的误差范围内求出。

其中，使用

[数25]

$P*\left(x\right)=\left|P\left(x\right)\right|e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{T}s\left(x\right)}$

另外，为了易于理解，示出了省略线形转换Trans而直接进行P(x)中的相关运算的例子。

以上的讨论表示周期信号为正弦波的情况下

另一方面在正弦波之外的周期信号的情况下

在同步位移量Δt的测定中产生误差的情况。

(5)周期信号的例子：

周期信号使用具有如下特征的周期函数即可。

1)对1个周期进行积分的结果为0。

2)自相关函数不具有敏锐的峰值。

上述1)的条件例如也可以为

[数26]

${\∫}_0^{T}f\left(t\right)\mathrm{dt}=0---\left(34\right)$

在此，T是周期函数的周期。

另外，上述2)的条件例如也可以使用“自相关函数顶点附近的2阶微分值与顶点的符号不一致”这样的条件。

图4A～图4C表示周期信号的例子。该图的周期信号是(图4A)(a)正弦波、(图4B)(b)三角波、(图4C)(c)矩形波，如果在0≤t<T(T是信号的周期)的范围用算式来表示各信号，则如下所述。并且，不限于这些例子，当然也可以使用具有上述特征的任意周期信号。

[数27]

(a)y＝asinωt

(b) $y=\left\{\begin{array}{cc}-\frac{4a}{T}t+a& (0\&le;t<\frac{T}{2})\\ \frac{4a}{T}t-3a& (\frac{T}{2}\&le;t<T)\end{array}\right.$

(c) $y=\left\{\begin{array}{cc}a& (0\&le;t<\frac{T}{2})\\ -a& (\frac{T}{2}\&le;t<T)\end{array}\right.$

1)的条件表示可以消除检测时的积分结果I”(x，t)的t方向的直流分量。

下面说明2)的条件的意义。

图5A～图5C表示图4A～图4C的各周期信号的自相关函数。进而，图6A～图6C表示各周期信号的情况下复变函数h()在复平面上移动的轨迹。

在(图5A、图6A)正弦波的例子中，自相关函数平滑地变化，h()的轨迹为圆。这意味着

可以高精度地求出同步位移量Δt。

在(图5B、图6B)三角波的例子中，自相关函数仍然平滑地变化，顶点附近的2阶微分值与顶点的符号不同(符号为正的顶点附近的2阶微分值为负，符号不一致)，成为不具有敏锐的峰值的自相关函数。结果，h()的轨迹大致为圆，

成为足够小的值，意味着仍然可以高精度地求出同步位移量Δt。

在(图5C、图6C)矩形波的例子中，虽然自相关函数并不平滑，然而顶点附近的2阶微分值与顶点的符号不同(符号为正的顶点附近的2阶微分值为0，符号不一致)，仍然成为不具有敏锐的峰值的自相关函数。结果，h()的轨迹并非圆而是菱形，

成为比较小的值，意味着可以通过某种程度的精度求出同步位移量Δt。

一般而言，与计算正弦波的值相比，计算矩形波或三角波的值更能进行高速处理，因而通过使用三角波或矩形波等满足上述条件的其他周期函数来代替正弦波，可以牺牲同步位移量的少许误差而在整体上进行高速的电子水印检测。例如在像移动电话等便携终端中的电子水印检测那样，使用非常有限的计算资源进行电子水印检测时、或进行大量的电子水印检测的情况下要求高速处理时，上述技术尤其有效。

(6)使用正交的2个周期函数时的不需要时间同步的电子水印：

下面，考虑使用具有相同的基本频率且正交的2个周期函数f₁(t)、f₂(t)作为周期信号的情况。

这种情况下，相当于设上述时间方向单一频率嵌入的不需要时间同步的电子水印的说明中的周期复变函数f(t)为f(t)＝f₁(t)+jf₂(t)。

例如作为f₁(t)考虑周期4的矩形波，作为f₂(t)考虑周期4的三角波，分别定义成图7A、图7B那样的信号。

此时，f₁(t)、f₂(t)都具有基本频率1/4，1个周期的积分为

[数28]

${\&Integral;}_0^T{f}_1\left(t\right)f_2\left(t\right)\mathrm{dt}=0---\left(35\right)$

彼此正交。其中，T是信号周期，在本例中T＝4。

这种情况下，例如对于某x＝x₀，当P(x₀)＝1+0_j时，对应的W(x₀，t)与图7A的f₁(t)相同。

当没有同步错开的情况下，如果除去原图分量进行描述，则可以在检测时获得图8A的信号G₁(t)。其与f₁(t)、f₂(t)的相关计算结果为

[数29]

${\&Integral;}_0^T{G}_1\left(t\right)f_1\left(t\right)\mathrm{dt}=4---\left(36\right)$

${\&Integral;}_0^T{G}_2\left(t\right)f_2\left(t\right)\mathrm{dt}=0---\left(37\right)$

Q(x₀)＝4+0_j。

由于同步错开而相位错开90度的情况下，如果除去原图分量进行描述，则可以在检测时获得图8B所示的信号G₂(t)。其与f₁(t)、f₂(t)的相关计算结果为

[数30]

${\&Integral;}_0^T{G}_2\left(t\right)f_1\left(t\right)\mathrm{dt}=0---\left(38\right)$

${\&Integral;}_0^T{G}_2\left(t\right)f_2\left(t\right)\mathrm{dt}=\frac{4}{3}---\left(39\right)$

[数31]

$Q\left(x_0\right)=0+\frac{4}{3}j$

同样地考虑，根据同步错开的大小，Q(x₀)将会在图9的复平面上沿着轨迹1而发生变化。

另外，例如对于某x＝x₁，当P(x₁)＝0+1_j时，对应的W(x₁，t)与图7B的f₂(t)相同，基于相同的考察，根据同步错开的大小，Q(x₁)将会在图9的复平面上沿着轨迹2而发生变化。

通过与上述复数相关值的计算相同的计算，可以在通过计算根据复数相关值的偏角确定同步位移量Δt的误差范围内求出Q(x)的偏角。

如此，即使在使用具有相同的基本频率且正交的2个周期函数f₁(t)f₂(t)作为周期信号的情况下，也可以牺牲少许误差而在整体上求出同步位移量。

[第1实施方式]

图10表示本发明第1实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的结构。

<电子水印嵌入装置>

首先说明电子水印嵌入装置。

电子水印嵌入装置100由复数图案生成部110、时间调制部130、嵌入图案重叠部140、第1存储部150、第2存储部160构成，输入嵌入信息911、嵌入前信号912，输出嵌入完毕信号923。

下面说明电子水印嵌入装置100的动作。

图11是本发明第1实施方式的电子水印嵌入装置的动作的流程图。通过以下步骤来实施电子水印嵌入装置100的电子水印嵌入处理。

步骤100)在复数图案生成部110中，根据输入的嵌入信息911来生成嵌入复数图案921，储存在存储器等第1存储部150中。

嵌入复数图案921是由复数构成的N-1维图案，表示嵌入信息的内容。后面将会在图12中叙述复数图案生成部110的动作的详细情况。

并且，如后述的对于复数的其他嵌入方法所示，根据时间调制部130的处理，也可以将N-1维图案构成为实数值的图案。

步骤110)在时间调制部130中，根据由复数图案生成部110生成、储存在第1存储部150中的嵌入复数图案921来生成嵌入图案922，储存在存储器等第2存储部160中。嵌入图案922是对嵌入复数图案921进行时间轴方向的调制，作为由实数值构成的N维图案而生成的。

后面将会叙述时间调制部130的动作的详细情况。

步骤120)在嵌入图案重叠部140中，将由时间调制部130生成、储存在第2存储部160中的嵌入图案922重叠在所输入的嵌入前信号912中，输出嵌入完毕信号923。

后面将会叙述嵌入图案重叠部140的动作的详细情况。

<电子水印嵌入装置-复数图案生成部>

图12表示本发明第1实施方式的复数图案生成部的构成例。

复数图案生成部110a由嵌入序列生成部111、复数排列生成部112构成，输入嵌入信息911，输出嵌入复数图案921。

通过以下步骤来实施复数图案生成部110a的嵌入复数图案的生成处理。

图13是本发明第1实施方式的复数图案生成部的处理的流程图。

步骤101)在嵌入序列生成部111中，根据输入的嵌入信息911，生成作为表示嵌入信息的数值列的嵌入序列913。后面将会叙述嵌入序列生成部111的动作的详细情况。

步骤102)在复数排列生成部112中，将由嵌入序列生成部111生成的嵌入序列913分配到N-1维复数排列上的要素的实部和虚部，生成嵌入复数图案921，储存在第1存储部150中。后面将会叙述复数排列生成部112的详细情况。

<电子水印嵌入装置-嵌入序列生成部>

在嵌入序列生成部111中，通过如下处理来生成嵌入序列913。

嵌入序列913的生成，例如可以采用与专利文献1、“中村高雄、小川宏、富冈淳树、高嶋洋一，《提高电子水印中的平行移动/切取耐性的一个方法》，1999年密码与信息安全论坛，SCIS99-W3-2.1，pp.193-198，1999”、或“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用带相机的移动电话的根据模拟图像的高速电子水印检测方式》，信学论D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”所示的嵌入序列的构成方法相同的方法。

以下，作为嵌入信息911的例子，说明

●仅表示嵌入有电子水印这一事实时的例子；

●1比特的信息时的例子；

●n比特的信息时的第1个例子；

●n比特的信息时的第2个例子。并且，不限于这些例子，还可以

采用其他嵌入序列生成的方法。

(例1)当嵌入信息911仅表示“嵌入有电子水印”这一事实的情况下，嵌入序列913例如可以作为使用伪随机数列表示的数值列进行计算。即，当平均0的伪随机数列PN＝{PN₁，PN₂，...，PN_L}(L是序列的长度)时，可以按照

w＝PN＝{PN₁，PN₂，…，PN_L}    (40)

来确定嵌入序列w＝{w₁，w₂，...，w_L}。

另外，例如也可以使用M序列或GOLD序列作为伪随机数列。

(例2)当嵌入信息911为1比特的信息的情况下，嵌入序列913例如可以作为使用伪随机数列对该1比特的信息进行波谱扩散后的数值列进行计算。即，当设嵌入信息为b、平均0的伪随机数列为PN＝{PN₁，PN₂，...，PN_L}(L是序列的长度)时，可以按照

[数32]

$w=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{PN}=\{{\mathrm{PN}}_1,{\mathrm{PN}}_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,{\mathrm{PN}}_L\}& (\mathrm{if\; b}=1)\\ -\mathrm{PN}=\{{-\mathrm{PN}}_1,{-\mathrm{PN}}_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,{-\mathrm{PN}}_L\}& (\mathrm{if\; b}=0)\end{array}\right.---\left(41\right)$

来确定嵌入序列w＝{w₁，w₂，...，w_L}。

另外，例如也可以使用M序列或GOLD序列作为伪随机数列。

(例3)当嵌入信息911为由n比特构成的信息的情况下，嵌入序列913例如可以作为如下数值列进行计算，所述数值列是对按照每个码元使用伪随机数列对该n比特的信息进行波谱扩散后的数值列进行复用而得到的，所述码元是按照每m比特分割而成的。即，也可以通过如下步骤来进行。

图14是本发明第1实施方式的嵌入序列生成部的详细动作的流程图。

步骤201)将n比特的嵌入信息911分割为多个码元S₁，S₂，...S_k。此时，既可以是所有的码元都是相同的m比特，也可以是各码元表现不同的比特数量的信息。

在此，“码元”表示各嵌入信息中的一部分信息，是作为实际的电子水印嵌入的处理单位的信息，例如通过64比特长的二进制数值赋予了嵌入信息911时，可以如图15所示划分为每12比特的信息，使每个12比特的信息分别作为码元。或者也可以通过1个码元来表示1比特的信息。如图15的例子所示，在无法通过各码元的长度(12比特)来分割嵌入信息911的长度(在此为64比特)的情况下，也可以使用固定值(在此为值0)对一部分码元(在此为最后的码元)的一部分比特进行分解。

步骤202)对在步骤201中得到的各码元进行波谱扩散处理，生成与各码元对应的扩散序列P₁，...，P_k。

作为波谱扩散的方法，例如具有如下的方法。

例如，在1个码元表现1比特的信息的情况下，对各码元S₁，...，S_k分别生成取{1，-1}的值的共计k种PN序列PN₁＝(pn₁₁，pn₁₂，...)，...，PN_k＝(pn_k1，pn_k2，...)，对于码元i，当码元的值表示比特1的情况下使用PN_i作为扩散序列P_i，当码元的值表示比特0的情况下使用-PN_i作为扩散序列P_i。

另外，例如当1个码元表现12比特的信息的情况下，对各码元分别准备4096种PN序列PN_(1，0)，...，PN_(1，4095)，PN_(2，0)，...，PN_(k，4095)，对于码元i，当码元i的值通过12比特表示整数值x的情况下，可以使用PN_(i，x)作为扩散序列P_i。

另外，例如也可以使用M序列或GOLD序列作为PN序列(伪随机数列)。

步骤203)根据扩散序列P_i如下计算嵌入序列w。

[数33]

$w=\frac{1}{\sqrt{L}}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i---\left(42\right)$

例如在上述步骤202中，后者的例子的情况如下。

[数34]

$w=\{\frac{1}{\sqrt{L}}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{PN}}_{(1,S_i)},\frac{1}{\sqrt{L}}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{PN}}_{(2,S_i)},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,\frac{1}{\sqrt{L}}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{PN}}_{(L,S_i)},\}---\left(43\right)$

在上述式子中，与

[数35]

$\frac{1}{\sqrt{L}}$

相乘是为了使序列各要素的标准方差为1，然而在后面的计算中，只要适当地控制嵌入强度，

未必需要与

[数36]

$\frac{1}{\sqrt{L}}$

相乘。

(例4)当嵌入信息911是由n比特构成的信息的情况下，嵌入序列913例如可以作为使用伪随机数将该n比特的信息直接波谱扩散到m倍长度的数值列进行计算。即，也可以通过如下步骤来进行。

1)设n比特的嵌入信息911为b₀，b₁，b₂，...b_n，获得将各比特分别重复m次的序列S。其中，各比特b_i取+1、-1中的某个值。

[数37]

2)通过取{+1，-1}的伪随机数列PN＝{PN₁，PN₂，...，PN_mn}来对S进行扩散，求出嵌入序列w。即，当w＝{w₁，w₂，...，w_mn}时，

w₁＝b₀PN₁b₀PN₂…b₀PN_m    (45)

(表示第1比特为b₀×PN₁、第2比特为b₀×PN₁...的情况。以下亦同)

w₂＝b₁PN_m+1b₁PN_m+2…b₁PN_2m

w_mn＝b_nPN_(m-1)n+1b_nPN_(m-1)n+2…b_nPN_mn

关于这些嵌入序列的生成方法，在“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用带相机的移动电话的根据模拟图像的高速电子水印检测方式》，信学论D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”中也有所描述。

<电子水印嵌入装置-复数排列生成部>

在嵌入复数图案生成部110a的复数排列生成部112中，通过如下处理来生成复数图案921。

下面，示出复数图案生成部110a的复数排列生成部112的动作。

图16是本发明第1实施方式的复数排列生成部的动作的流程图。

步骤301)准备所有要素的值都为0、大小为M₁×M₂×...M_N-1的N-1维复数排列。其中，M₁，M₂，...，M_N-1是预先确定的要素数。

步骤302)从嵌入序列913中依次各取出2个值，从在步骤301中准备的排列的位置(0，0，...，0)起依次对排列设定值，使得取出的值成为该要素值的实部、虚部。即，当复数排列表示为A[p₁，p₂，...，p_N-1](p_n≥0)、嵌入序列913表示为w₁，w₂，...，w_L时，

A[0，0，…，0]＝w₁+jw₂

A[1，0，…，0]＝w₃+jw₄     (46)

其中，j是虚数单位。

图17表示该情况。其中，图17表示2维复数排列时的例子。

步骤303)将在上述步骤302中生成的复数排列作为嵌入复数图案921输出。

这样，将N-1维嵌入复数图案921作为基于使用伪随机数生成的嵌入序列913的复数排列生成，从而嵌入复数图案921的各要素的值被确定为在复数空间内扩展分布。结果，后述的时间调制后得到的嵌入图案922中的相位以根据N-1维空间上的位置而不同的方式扩散，在检测电子水印时，由于嵌入前信号912而显现的噪声分量的大小变得更小。

另外，在上述步骤302的步骤之前，也可以使用伪随机数将嵌入序列913的顺序替换成随机顺序。由此，能够使嵌入信息的非法解析和改写等攻击变得困难，并且具有作为交错编码的效果，有助于防止对嵌入完毕信号923的局部耐性的不均衡。这种情况下，赋予用于顺序替换的伪随机数的种类值作为电子水印嵌入的密钥，可在检测电子水印时使用相同的密钥。

另外，还可以替换在步骤302中得到的复数排列的要素，来取代在嵌入序列913上进行顺序替换。

<电子水印嵌入装置-时间调制部>

下面，详细说明时间调制部130的动作。

图18是本发明第1实施方式的时间调制部的构成例。

时间调制部130a由周期信号生成部131、调制部132、加法部133构成，输入嵌入复数图案921，输出嵌入图案922。

通过以下步骤来实施时间调制部130a的嵌入图案922的生成处理。

图19是本发明第1实施方式的时间调制部的动作的流程图。

步骤401)在周期信号生成部131中，生成具有相同的基本频率且正交的2个周期信号。例如可以根据1个周期信号来生成2个周期信号，使得相位彼此错开90度、即具有1/4周期的不同。后面叙述生成的周期信号的例子。

步骤402)在调制部132中，通过在步骤401中生成的2个周期信号分别在时间方向上对输入的嵌入复数图案921的实部、虚部进行调制。后面叙述调制的具体例子。

步骤403)在加法部133中，将由调制部132调制后的2个N维信号相加，获得嵌入图案922，储存在第2存储部160中。

下面，说明在步骤401中生成的周期信号的例子。

如图4A～图4C所示，由周期信号生成部131生成的周期信号是(图4A)(a)正弦波、(图4B)(b)三角波、(图4C)(c)矩形波，如果在0≤t<T(T是信号的周期)的范围用算式来表示各信号，则如下所述。

[数38]

(a)y＝asinωt

(b) $y=\left\{\begin{array}{cc}-\frac{4a}{T}t+a& (0\&le;t<\frac{T}{2})\\ \frac{4a}{T}t-3a& (\frac{T}{2}\&le;t<\stackrel{.}{T})\end{array}\right.$

(c) $y=\left\{\begin{array}{cc}a& (0\&le;t<\frac{T}{2})\\ -a& (\frac{T}{2}\&le;t<T)\end{array}\right.$

这些周期信号的详细情况与上述所作说明相同。

接着，调制部132的调制是如下进行的，通过N-1维复数图案921的每个位置的值的实部、虚部的值，将由周期信号生成部131生成的周期信号作为载波，进行AM调制，从而转换成N维图案。

即，具体而言，例如按照如下方式来进行。

在此，假定N-1维复数图案通过P(x₁，x₂，...，x_N-1)来表示。此时，用P_r，P_i来表示P的实部、虚部，则

P(x₁，x₂，...，x_N-1)＝P_r(x₁，x₂，...，x_N-1)+j·P_i(x₁，x₂，...，x_N-1)    (47)

其中，j是虚数单位。

假定在周期信号生成部131中生成2个周期信号f_r(t)、f_i(t)。在此，举例表示以相同周期信号为基础、以相位错开90度的方式生成f_r和f_i的情况，则

f_i(t)＝f_r(t-T/4)(48)

T是周期信号的周期。

分别通过f_r(t)、f_i(t)对P_r，P_i进行调制，通过下式获得N维图案W_r，W_i。

W_r(x₁，x₂，…，x_N-1，t)＝P_r(x₁，x₂，…，x_N-1)×f_r(t)

                                                                        (49)

W_i(x₁，x₂，…，x_N-1，t)＝P_i(x₁，x₂，…，x_N-1)×f_i(t)

                                                                        (50)

在上述步骤403中，将该W_r，W_i相加，获得下述N维信号W作为嵌入图案922。

W(x₁，x₂，…，x_N-1，t)＝W_r(x₁，x₂，…，x_N-1，t)

                                   +W_i(x₁，x₂，…，x_N-1，t)    (51)

下面表示对于N＝3的视频信号使用正弦波作为周期信号时的例子。如果

f_r(t)＝cosωt         (52)

f_i(t)＝sinωt         (53)

则

W(x，y，t)＝P_r(x，y)cosωt+P_i(x，y)sinωt    (54)

其中，ω是与周期T对应的角速度，ω＝2π/T。

当然，也可以使用复变函数

f(t)＝e^jωt＝cosωt+jsinωt

作为表示2个周期信号的函数如下进行这些计算。

[数39]

其中，f^(*)(t)是f(t)的共轭复数；

[数40]

是取出C的实部的运算。

<电子水印嵌入装置-嵌入图案重叠部>

下面详细说明嵌入图案重叠部140的动作。

在嵌入图案重叠部140中，对作为嵌入前信号912输入的N维信号加上由时间调制部130a生成、储存在第2存储部106中的N维嵌入图案922进行重叠，把重叠结果的N维信号作为嵌入完毕信号923输出。

嵌入强度)在加上嵌入图案922时，可以通过规定的强度参数α来进行强调嵌入。即，当设N维嵌入前信号912为I(x₁，x₂，...，x_N-1，t)、嵌入图案922为W(x₁，x₂，...，x_N-1，t)时，按照

I’(x₁，x₂，...，x_N-1，t)＝I(x₁，x₂，...，x_N-1，t)+α·W(x₁，x₂，...，x_N-1，t)  (56)

求出嵌入完毕信号923I’(x₁，x₂，...，x_N-1，t)。

强度参数α可以构成为按照嵌入前信号912整体或者根据嵌入前信号912中作为运算对象的部分计算出的特征量而变化。例如当嵌入前信号912是视频信号的情况下，可以构成为对于帧图像的构造区域或动作激烈的区域等相加后的嵌入图案不易受注目的部位，较强健地(即α取较大的值)进行嵌入；对于帧图像的平坦区域或平缓的统一动作的区域等易受注目的部位，较脆弱地(即α取较小的值)进行嵌入。

嵌入图案的重复)在重叠嵌入图案时，当嵌入前信号912的大小大于嵌入图案922的大小的情况下，也可以采用重复嵌入图案922的方式进行相加。

作为嵌入前信号912的大小大于嵌入图案922的大小时的例子，例如具有如下情况。

1)当嵌入前信号912是视频信号的情况下，如果嵌入前信号912在时间方向上的长度(帧数)比嵌入图案922在时间方向上的长度长，则可以如图20所示多次重复嵌入图案922。

2)当嵌入前信号912是视频信号的情况下，如果嵌入前信号912的帧图像的大小(视场角)大于嵌入图案922的大小(视场角)，则可以如图21所示采用纵横呈瓦状堆积嵌入图案922的方式进行相加。

嵌入图案的放大)另外，也可以在重叠嵌入图案之前，先使嵌入图案922与任意大小或者嵌入前信号912的大小对齐进行放大。图22示出例子。图22中示出了放大到2倍的例子和按照嵌入前信号912的大小进行放大的例子，然而当然也可以放大到其他大小。

可使用任何算法进行放大。如图22所示，放大后的1个块对应一个值，既可以使放大后的块都为相同的值，也可以使用线形补足或双三次法等公知的插值手法。

图22示出了当嵌入前信号912是视频信号的情况下以帧图像为单位在空间方向上放大的例子，然而当然也可以在时间方向上进行放大。

对特征量的嵌入)另外，当在嵌入前信号912上重叠嵌入图案922时，也可以变更嵌入前信号912来进行重叠，使得嵌入前信号912的规定的特征量变更嵌入图案922的值或其标量倍，以取代将嵌入图案922的值直接加到嵌入前信号912的信号值中。

作为上述特征量的例子，例如有嵌入前信号912的信号值或每个块的信号值的平均值等。当嵌入前信号912是视频信号或者图像信号的情况下，例如也可以使用视频、图像的像素的亮度值或色差、RGB的颜色信号值等。

<电子水印检测装置>

图10所示的电子水印检测装置200由时间解调部210、检测信息提取部220、图案存储部250构成，输入嵌入完毕信号923，输出检测信息914。

下面说明电子水印检测装置200的动作。

图23是本发明第1实施方式的电子水印检测装置的动作的流程图。

步骤501)在时间解调部210中，根据输入的嵌入完毕信号923进行时间轴方向的解调，获得检测复数图案961，储存在图案存储部250中。检测复数图案961是由复数构成的N-1维图案。后面将会叙述时间解调部210的动作的详细情况。

并且，在时间解调部210进行的时间解调处理之前，可以通过前处理对嵌入完毕信号923例如进行几何变形校正、噪声除去、过滤、块重叠、块化等处理。后面将会叙述这些例子。

步骤502)在检测信息提取部220中，对由时间解调部210获得、储存在图案存储部250中的检测复数图案961进行解析，提取出由电子水印嵌入装置100嵌入的电子水印信息，作为检测信息914输出。

后面将会叙述检测信息提取部220的动作的详细情况。

并且，在检测信息提取部220进行的检测信息提取处理之前，也可以通过前处理对检测复数图案961例如进行N-1维空间内的几何变形校正、噪声除去、过滤、块重叠、块化等处理。后面将会叙述这些例子。

<对嵌入完毕信号的前处理>

下面，示出对电子水印检测装置200的嵌入完毕信号923进行的前处理的例子。

几何变形校正)当对在电子水印嵌入装置100中嵌入了电子水印的嵌入完毕信号923施加了放大、缩小、旋转、平行移动、纵横尺寸比变更、投影转换等几何变形的情况下，有时会在该情况下难以检测电子水印，因而也可以进行对其进行校正的前处理。

关于几何变形校正，例如如文献“Csurka，G.，Deguillaume，F.，Ruanaidh，J.J.K.O，and Pun，T.，＂A Bayesian Approach to AffineTransformation Resistant Image and Video Watermarking，＂InformationHiding，Proceedings Lecture Notes in Computer Science 1768，pp.270-285，Springer-Verlag(2000)”所示，可独立于电子水印的信息，预先将用于进行几何校正的信号嵌入到信号中，通过对其进行检测来推定施加给信号的改变的程度，对信号施加推定出的改变的逆变来进行校正。另外，例如如文献“Honsinger，C.，＂Data Embedding using Phase Dispersion，＂IEESeminar on Secure Images and Image Authentication(Ref.No.2000/039)，pp.5/1-5/7(2000)”所示，可以对具有作为电子水印嵌入的信息的嵌入图案本身使用具有重复的周期性图案，在检测时根据自相关函数观测该周期的变化，从而计算放大/缩小率，根据得到的放大/缩小率施加改变的逆变来进行校正。另外，例如在作为对象的信号是图像或视频的情况下，可以通过文献“片山淳、中村高雄、山室雅司、曾根原登，《用于读取电子水印的i应用高速角检测算法》、信学论D＝II，Vol.J88-D-II，No.6，pp.1035-1046，2005”所示的方法来提取图像内的矩形区域，将其作为嵌入有电子水印的信号进行几何校正。

过滤处理)当对嵌入有电子水印的嵌入完毕信号923附加了噪声的情况下，可以进行除去噪声的过滤处理，或进行可在残留电子水印的信号分量的同时除去原来的嵌入前信号的分量的过滤处理。

块重叠)在电子水印嵌入装置100中，当嵌入前信号912的大小大于嵌入图案922的大小的情况下，如果在嵌入图案重叠部140中以重复嵌入图案922的方式进行相加，则也可以施加如下的块重叠处理，即，按照重复的图案的每个部位对嵌入完毕信号923进行切开，将它们重叠相加为1个而汇总为1个块。

块化)在电子水印嵌入装置100中，当嵌入前信号912的大小大于嵌入图案922的大小的情况下，如果在嵌入图案重叠部140中放大了嵌入图案922，则也可以在缩小了嵌入完毕信号923之后进行电子水印的检测。

根据特征量的检测)在电子水印嵌入装置100中将嵌入图案922重叠在嵌入前信号912时，如果按照嵌入前信号912的规定的特征量变更嵌入图案922的值或标量倍的方式变更嵌入前信号912来进行重叠，则可以根据利用嵌入完毕信号923计算规定的特征量而得到的信息来进行电子水印的检测。

例如，如图24所示，可以将嵌入完毕信号923-1切开成每个块，计算各块的特征量来构成特征量的列，然后检测电子水印。作为特征量的例子，例如可以使用块内的信号值的平均值。另外，当信号是视频信号或图像信号的情况下，例如也可以使用视频、图像的像素的亮度值或色差、RGB的颜色信号值。

作为检测信息提取部220中的检测信息提取处理的前处理，还可以对检测复数图案961进行这些例子中列举的前处理。尤其对于几何变形校正，当视频信号中第N维的轴是时间方向的情况下，作为对嵌入完毕信号923的前处理，对时间方向的伸缩进行校正；作为对检测复数图案961的前处理，进行空间方向的几何变形校正，从而能够进行高效且高精度的空间上的几何变形校正。

<电子水印检测装置-时间解调部>

下面详细说明时间解调部210的动作。

图25表示本发明第1实施方式的时间解调部的构成例。

该图所示的时间解调部210由周期信号生成部211、解调部212、复数图案构成部213构成，输入嵌入完毕信号923，输出检测复数图案961。

并且，在图25中为了易于理解其与图18的对应，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

通过以下步骤来实施时间解调部210进行的嵌入完毕信号923的解调处理。

图26是本发明第1实施方式的时间解调部的动作的流程图。

步骤601)在周期信号生成部211中，生成具有相同的基本频率且正交的2个周期信号。例如可以根据1个周期信号，生成相位彼此错开90度、即具有1/4周期不同的2个周期信号。生成的周期信号与上述电子水印嵌入装置100中的时间调制部130a具有的周期信号生成部131对应。周期信号的例子与前面叙述的内容相同。

步骤602)在解调部212中，根据输入的嵌入完毕信号923的时间方向分量，通过在步骤601中生成的2个周期信号分别进行解调，获得2个N-1维信号。后面将会叙述解调的具体例子。

步骤603)在复数图案构成部213中，获得在解调部212中解调后的2个N-1维信号分别成为实部、虚部的复数的N-1维图案即检测复数图案961。

具体而言，当设2个N-1维信号分别为Q_r(x₁，x₂，...x_N-1)、Q_i(x₁，x₂，...x_N-1)时，通过

Q(x₁，x₂，…x_N-1)＝Q_r(x₁，x₂，…x_N-1)

                              +jQ_i(x₁，x₂，…x_N-1)    (57)

求出检测复数图案961作为Q(x₁，x₂，...x_N-1)。其中，j是虚数单位。

在此，说明时间解调的具体例子。

解调部212中的解调是如下进行的，即，求出N维的嵌入完毕信号923的由周期信号生成部211生成的周期信号的相位。尤其如下所述，通过对2个周期信号求出它们分量的大小，从而能够容易地测定周期信号的相位。

即，具体例如按照下面的方式来进行处理。

以下，使用I”(x₁，x₂，...，x_N-1，t)来表示N维的嵌入完毕信号923。

另外，假定在周期信号生成部211中生成2个周期信号f_r(t)、f_i(t)。在此，举例表示根据相同的周期信号而相位错开90度地生成f_r和f_i的情况，

f_i(t)＝f_r(t-T/4)  (58)

用f_r(t)、f_i(t)对I”进行解调，通过下式获得2个N-1维信号Q_r(x₁，x₂，...，x_N-1)、Q_i(x₁，x₂，...，x_N-1)。

[数41]

$Q_r(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})={\&Integral;}_{t_1}^{t_2}I\&prime;\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},\mathrm{\&tau;})f_r\left(\mathrm{\&tau;}\right)\mathrm{d\&tau;}---\left(59\right)$

$Q_r(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})={\&Integral;}_{t_1}^{t_2}I\&prime;\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},\mathrm{\&tau;})f_r\left(\mathrm{\&tau;}\right)\mathrm{d\&tau;}---\left(60\right)$

在此，t₁、t₂是嵌入完毕信号923中作为检测对象的区间各自的开始点和结束点。例如，既可以把输入的所有嵌入完毕信号923作为检测对象，使得t₁＝-∞、t₂＝∞；也可以取出输入的嵌入完毕信号923中的n个周期，使得t₁＝0、t₂＝nT(其中，T是由周期信号生成部211生成的周期信号的周期)。

另外，当作为离散信号而获得了嵌入完毕信号923的情况下，可以通过如下的积和计算来求出2个N-1维信号Q_r、Q_i。

[数42]

$Q_r(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})=\underset{\mathrm{\&tau;}=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\&Sigma;}}}I\&prime;\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},\mathrm{\&tau;})f_r\left(\mathrm{\&tau;}\right)---\left(61\right)$

$Q_r(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})=\underset{\mathrm{\&tau;}=t_1}{\overset{t_3}{\mathrm{\&Sigma;}}}I\&prime;\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},\mathrm{\&tau;})f_r\left(\mathrm{\&tau;}\right)---\left(62\right)$

另外，例如在视频信号等中，使用移动电话等低性能的处理器根据再拍摄得到的视频来检测电子水印的情况下，有时拍摄的帧速率不稳定而取样定时微小地错开。这种情况下，对于离散地获得的信号I”(x₁，x₂，...，x_N-1，1)、I”(x₁，x₂，...，x_N-1，2)、...、I”(x₁，x₂，...，x_N-1，n)，使用各个信号的检测时刻t₁，t₂，...，t_n，如下对第i个样本根据其与第i个测定时刻的周期函数的值f(t_i)的积进行积和计算，从而能够对不稳定的帧速率进行校正，保持计算结果的精度。

[数43]

$Q_r(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}I\&prime;\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},i)f_r\left(t_i\right)---\left(63\right)$

$Q_i(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}I\&prime;\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},i)f_i\left(t_i\right)---\left(64\right)$

另外，当通过摄像机或移动电话等的相机来拍摄显示于屏幕或TV等的视频的情况下，几乎都是获得与再现的帧速率和拍摄的帧速率相关的信息，如果使用这种信息求出t_i，则可以如下对离散性获得的信号I”(x₁，x₂，...，x_N-1，1)、I”(x₁，x₂，...，x_N-1，2)、...、I”(x₁，x₂，...，x_N-1，n)进行计算。

[数44]

$t_i=\frac{i}{F}---\left(65\right)$

$Q_r(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}I\&prime;\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},i)f_r\left(t_i\right)---\left(66\right)$

其中，F是拍摄时的帧速率。

接着说明使用差分/微分的时间解调。可以取代上述内容，使用嵌入完毕信号923I”(x₁，x₂，...，x_N-1，t)在t轴方向上的差分或者微分来进行解调。图27表示这种时间解调部310的构成例。

图27所示的时间解调部210b具有与图25的时间解调部210a大致相同的结构，其不同之处在于，嵌入完毕信号923暂时被输入到信号微分部215中，然后被输入到解调部212中。

信号微分部215中，对输入的嵌入完毕信号923计算第N维的轴、即t轴方向上的差分或者微分，输出到解调部212中。

例如考虑到视频信号等的情况下，可知信号的帧间的相关较大。2个帧的时间间隔越短则帧间的相关越高，因而如果计算帧间差分或微分值，则原图分量被大幅消除周期信号的抵消量以上，电子水印的能量会相对增大，通过根据这种差分值、微分值进行解调，从而易于检测电子水印，具有检测精度提高的优点。反之，由于即使在更脆弱的电子水印嵌入中也能保持同等程度的检测性能，因而可以嵌入信号恶化更少的电子水印。

<电子水印检测装置-检测信息提取部>

下面详细说明检测信息提取部220。

图28表示本发明第1实施方式的检测信息提取部的构成例。

检测信息提取部220a由检测序列提取部221、相关值计算部222、最大值判定部223、检测信息再构成部224构成，从图案存储部250输入检测复数图案961，输出检测信息914。

并且，在图28中，为了易于理解其与图12的对应，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

通过以下步骤来实施检测信息提取部220a的检测信息提取处理。

图29是本发明第1实施方式的检测信息提取部的动作的流程图。

步骤701)在检测序列提取部221中，根据从输入的检测复数图案961获得的复数值，构成取出实部、虚部的值而排列成的检测序列1113。后面将会叙述检测序列提取部221的动作的详细情况。

步骤702)在相关值计算部222中，计算由检测序列提取部221构成的检测序列1113和根据设想的嵌入序列构成的嵌入序列之间的相关，求出相关值1114。

当根据嵌入序列的种类而嵌入了不同值的情况下，分别计算其与根据考虑到的多个嵌入序列而构成的多个嵌入序列之间的相关，求出对应的相关值1114。后面将会叙述相关值计算部222的动作的详细情况。

步骤703)在最大值判定部223中，找出在相关值计算部222中获得的相关值1114为最大的相关值，确定在与为最大的相关值1114对应的相关值计算部222的相关计算中使用的嵌入序列。

并且，根据电子水印嵌入装置100中的嵌入序列的构成方法，也可以使用其他方法进行判定，来替代最大值判定部223进行的最大值判定。

后面将会叙述最大值判定部223的动作的详细情况和作为替代的其他方法的详细情况。

步骤704)在检测信息再构成部224中，根据由最大值判定部223确定的嵌入序列，再构成被判断为实际已嵌入的检测信息914。并且，后面将会叙述检测信息再构成部224的动作的详细情况。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-检测序列提取部>

下面详细说明上述检测序列提取部221。

检测序列提取部221负责与电子水印嵌入装置100的复数图案生成部110a的复数排列生成部112对应的检测侧的功能，根据从检测复数图案961获得的复数值来构成检测序列1113。

通过以下步骤来实施检测序列提取部221的处理。

图30是本发明第1实施方式的检测序列提取部的详细动作的流程图。

步骤801)根据检测复数图案961来构成大小为M₁×M₂×...×M_N-1的N-1维的复数排列，储存在存储器(未图示)中。其中，M₁，M₂，...，M_N-1是与电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中使用的结构相同的要素数。

在作为离散信号而获得检测复数图案961的情况下，将其直接视作N-1维的复数排列。在作为连续信号而获得检测复数图案961的情况下，把使用任意的标本化单元对检测复数图案961进行标本化而成的复数排列用作N-1维的复数排列。

步骤802)从存储器(未图示)中根据在步骤801中获得的复数排列依次一个一个地取出复数值，将取出的复数值的实部、虚部分别作为单独的实数值进行排列。即，当用A[p₁，p₂，...，p_N-1](p_n≥0)表示复数排列、用i”₁，i”₂，...，i”_L表示检测序列1114时，则

[数45]

                               (68)

    .

    .

    .

其中，

[数46]

是取出复数的各实部、虚部的运算。

这是与电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112的生成对称的处理。

步骤803)将获得的i”₁，i”₂，...，i”_L作为检测序列1113输出。另外，在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中，在构成复数排列之前使用伪随机数将嵌入序列913的顺序替换为随机的顺序进行了嵌入的情况下，在该步骤803之前，使用伪随机数将检测序列1113的顺序替换为与复数排列生成部112时相反的顺序，从而恢复成与嵌入序列913对应的顺序。这种情况下，用于替换顺序的伪随机数的种类的值作为电子水印检测的密钥，赋予与嵌入电子水印时使用的密钥相同的密钥。

另外，在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中，通过替换获得的复数排列的要素来代替在嵌入序列913上进行顺序替换的情况下，在步骤802之前，可以通过与复数排列生成部112时相反地替换，来恢复在步骤801中构成的复数排列的要素。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-相关值计算部>

下面详细说明检测信息提取部220a的相关值计算部222的动作。

通过以下步骤来实施相关值计算部222的相关值计算处理。

1)相关值计算部222通过与电子水印嵌入装置100的嵌入序列生成部111同样的步骤来生成考虑到的嵌入序列w⁽¹⁾，w⁽²⁾，...。

在此，考虑到的嵌入序列是有可能被嵌入的所有嵌入序列，例如能够按照嵌入序列生成部111进行的嵌入序列的生成而如下确定。

(例1)例如像嵌入序列生成部111的(例1)那样生成嵌入序列的情况下，考虑到的嵌入序列为如下1种。

w＝PN＝{PN₁，PN₂，…，PN_L}       (69)

(例2)例如像嵌入序列生成部111的(例2)那样生成嵌入序列的情况下，考虑到的嵌入序列为如下2种。

w⁽¹⁾＝PN＝{PN₁，PN₂，…，PN_L}   (70)

w⁽²⁾＝—PN＝{—PN₁，—PN₂，…，—PN_L}    (71)

(例3)例如在嵌入序列生成部111的(例3)中按照各码元表示1比特的信息的例子的方式生成嵌入序列的情况下，考虑到的嵌入序列相对于各码元i而具有如下2种。

w^(i，1)＝PN₁＝{pn_i1，pn_i2，…，pn_iL}    (72)

w^(i，2)＝-PNi＝{—pn_i1，—pn_i2，…，—pn_iL}    (73)

另外，在嵌入序列生成部111的(例3)中按照各码元表示12比特的信息的例子的方式生成嵌入序列的情况下，考虑到的嵌入序列相对于各码元i而具有如下4096种。

w^(i，1)＝PN_(i，o)     (74)

w^(i，2)＝PN_(i，1)

           .

           .

w^(i，4096)＝PN_(i，4095)

(例4)例如像嵌入序列生成部111的(例4)那样生成嵌入序列的情况下，单纯地考虑到网罗所有情况的嵌入序列具有2ⁿ种。在后面的相关计算中，可以m个m个地分割检测序列1113，对1个比特b_i，在与分割与如下2种嵌入序列的相关而成的检测序列1113之间进行相关计算。

[数47]

w^(i，1)＝{+PN_im+1，+PN_im+2，…，+PN_im+m}    (75)

w^(i，2)＝{-PN_im+1，+PN_im+2，…，-PN_im+m}    (76)

这种方法还记载在上述文献“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用带相机的移动电话的根据模拟图像的高速电子水印检测方式》，信学论D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”中。

2)分别计算检测序列提取部221中获得的检测序列1113和在上述1)中获得的各嵌入序列w⁽¹⁾，w⁽²⁾，...的相关。

关于相关计算，例如与专利文献1或文献“中村高雄、小川宏、富冈淳树、高嶋洋一，《提高电子水印中的平行移动/切取耐性的一个方法》，1999年密码与信息安全论坛，SCIS99-W3-2.1，pp.193-198，1999”所示的电子水印的检测中进行的计算相同，例如可通过下式那样的积和运算来求出。该嵌入序列中，将ρ^(j)作为希望求出的相关值、将i”＝{i”₁，i”₂，...，i”_L}作为检测序列1113、将w^(j)＝{w^(j) ₁，w^(j) ₂，...，w^(j) _L}作为当前对象。

[数48]

${\mathrm{\&rho;}}^{\left(j\right)}=i\&prime;\&prime;\&CenterDot;w^{\left(j\right)}=\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_k^{\&prime;\&prime;}{w}_k^j---\left(77\right)$

其中，“·”是将数列视作向量时的内积运算。

另外，为了使上述文献“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用带相机的移动电话的根据模拟图像的高速电子水印检测方式》，信学论D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”中的检测可靠性的评价基准一致，例如可以预先对i”和w^(j)的各要素进行正规化使得平均0、方差1，如下通过相关值计算来乘以常数项进行运算。

[数49]

${\mathrm{\&rho;}}^{\left(j\right)}=\frac{1}{\sqrt{L}}i\&prime;\&prime;\&CenterDot;w^{\left(j\right)}=\frac{1}{\sqrt{L}}\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_k^{\&prime;\&prime;}{w}_k^j---\left(78\right)$

<电子水印检测装置-检测信息提取部-最大值判定部>

下面详细说明检测信息提取部220a的最大值判定部223。

通过如下步骤来实施最大值判定部223的处理。

1)从由相关值计算部222获得的相关值1114、ρ⁽¹⁾，ρ⁽²⁾，...中找到值最大的相关值ρ^(j)。

[数50]

ρ^(max)＝MAX(ρ⁽¹⁾，ρ⁽²⁾，…)   (79)

其中，MAX()是返回最大值的运算。

2)获得与ρ^(max)对应的嵌入序列w^(max)。

另外，判断最大的相关值ρ^(max)是否超过了规定的阈值，没有超过规定阈值的情况下，可以判断为没有嵌入电子水印。

下面说明作为最大值判定部223的替代的动作。

代替最大值判定部223进行的最大值判定，可以不在相关值计算部222中对所有嵌入序列w⁽¹⁾，w⁽²⁾，...计算相关，而是根据嵌入序列w⁽¹⁾依次计算相关，通过获得的相关值是否超过了规定的阈值来进行判定，将超过阈值的嵌入序列作为w^(max)，在该时点结束相关计算。

另外，例如当电子水印嵌入装置100中的嵌入序列是嵌入序列生成部111的(例1)所示的、仅由1种嵌入序列构成进行嵌入的情况下，由于仅计算1个相关值，因而最大值判定部223进行的最大值判定没有意义。也可以取而代之地，通过获得的相关值是否超过了规定阈值来进行判定。

另外，例如当电子水印嵌入装置100中的嵌入序列是嵌入序列生成部111的(例2)所示的、通过1种嵌入序列的正负区别来构成进行嵌入的情况下，由于计算符号反转的相关值，因而仅对一个嵌入序列进行相关值计算部222的相关计算，也可以取代最大值判定部223进行的最大值判定，通过获得的相关值的符号来判定被嵌入的值。另外，还可以通过获得的相关值的绝对值是否超过了规定阈值来进行判定。

另外，还可以通过相关值的大小来评价水印检测的可靠度。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-检测信息再构成部>

下面详细说明检测信息提取部220a的检测信息再构成部224。

通过如下步骤来实施检测信息再构成部224的处理。

1)根据由最大值判定部223获得的嵌入序列w^(max)，按照电子水印嵌入装置100的嵌入序列生成部111中的嵌入序列生成方法，将对应的嵌入信息的值构成为检测信息。例如通过波谱扩散嵌入序列913的形式来构成的情况下，通过对w^(max)进行逆波谱扩散的形式再构成检测信息。

(例1)例如像嵌入序列生成部111的(例1)那样生成嵌入序列的情况下，是否嵌入有电子水印的信息本身成为检测信息。

(例2)例如像嵌入序列生成部111的(例2)那样生成嵌入序列的情况下，如果w^(max)＝PN则检测信息为比特值1，如果w^(max)＝-PN则检测信息为比特值0。

(例3)例如在嵌入序列生成部111的(例3)中，像各码元表现1比特的信息的例子那样生成嵌入序列的情况下，对于码元i，如果w^(max)＝PN_i则码元值为1，如果w^(max)＝-PN_i则码元值为0。对所有码元进行该处理，通过连接获得的码元值来获得检测信息。

另外，在嵌入序列生成部111的(例3)中，像各码元表现12比特的信息的例子那样生成嵌入序列的情况下，对于码元i，如果w^(max)＝PN_(i，x)则码元值为x。对所有码元进行该处理，通过连接获得的码元值来获得检测信息。

(例4)例如像嵌入序列生成部111的(例4)的例子那样生成嵌入序列的情况下，对于比特b_i，如果w^(max)＝{+PN_im+1，+PN_im+2，...，+PN_im+m}，则比特值+1；如果w^(max)＝{-PN_im+1，-PN_im+2，...，-PN_im+m}，则比特值-1。对所有比特进行该处理，通过连接获得的比特值来获得检测信息914。

2)输出上述获得的检测信息914。

<对复数的其他嵌入方法>

下面说明对复数的其他嵌入方法。

在上述构成例中，在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中，根据嵌入序列913来设定复数排列的要素值时，从嵌入序列913取出的值成为要素值的实部、虚部。另外，与之对应地，在电子水印检测装置200的检测序列提取部221中根据检测复数图案961来构成检测序列1113时，通过取出检测复数图案961的复数值的实部、虚部的值进行排列，构成检测序列1113。

在这些例子中，使用了复数的实部和虚部，然而只要复数排列生成部112和检测序列提取部221的动作对应起来，就可以与之不同地使用复数值。

例如，在复数排列生成部112中，当设从嵌入序列913中取出的值为w₁，w₂时，也可以将其设定成复数排列的要素值的偏角和绝对值。这种情况下，在检测序列提取部221中，使用检测复数图案961的复数值的偏角和绝对值来构成检测序列1113即可。

另外，例如也可以使从嵌入序列913取出的一个值w₁与一个复数值的偏角对应起来嵌入。此时，复数值的绝对值例如可以固定为1。例如当嵌入序列的值取+1、-1中的某个时，可以使复数值的偏角分别为π/4、3π/4。这种情况下，在检测序列提取部221中，仅使用检测复数图案961的复数值的偏角来构成检测序列1113即可。使用这种构成方法的情况下，可以构成为表示偏角的值的实数值的排列，并构成时间调制部130以用该值控制周期变量的相位，取代将复数排列作为复数的排列进行计算。使用这种构成方法的情况下，与对复数的实部和虚部设定值的情况相比，嵌入序列的长度成为一半。

另外，例如对于w₁，w₂，可通过如下的式子确定复数排列的要素值p。

p＝aw₁+bw₂   (79)

在此，a、b是满足

[数51]

的任意的复数。也可以是按照由上述(w₁，w₂)向复数p的转换为正交转换的方式使a、b在复平面上正交的、即满足

[数52]

的复数。在此，*表示复数共轭，

[数53]

分别是取出复数的实部、虚部的运算。

这种情况下，在检测序列提取部221中，根据检测复数图案961的复数q使用上述转换的逆变，求出检测序列1113的值i”₁，i”₂即可。

另外，例如也可以按照从嵌入序列913取出的一个值w₁的值，如QAM调制那样选择复平面上的点(例如

[数54]

$\{\&PlusMinus;\sqrt{1/2}\&PlusMinus;j\sqrt{1/2}\}$

的4点)，使用选择出的点的复数值。

<第1实施方式的特征>

上述本实施方式具有如下所示的特征。

噪声分量的削减)根据本实施方式的电子水印嵌入装置100和电子水印检测装置200，对于在电子水印嵌入中通过时间调制部130用周期信号进行调制而嵌入的电子水印，在电子水印检测中通过时间解调部210进行与周期信号的积分计算进行检测。由此，对于电子水印而言作为噪声的嵌入前信号912和其后施加的噪声分量的分散变小。(其根据在于，周期信号被确定为进行了1个周期积分后的值为0)特别在视频信号中，已知接近的各帧之间的相关较高，通过周期信号和积分计算，在周期内除去时间方向的相关较高的分量，结果嵌入前信号912引起的分散急剧变小。

根据上述文献“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宫武隆，《关于帧重叠型动态图像电子水印的检测性能评价的一个考察》，信息科学技术研讨会，FIT2005，J-029，2005”，在使用波谱扩散和相关计算的电子水印的情况下，嵌入前信号的分散值越小，表示电子水印的伪阳性意义下的检测可靠性的检测评价值越大。(在上述式子(3)、(4)中，分母B、C中包含的

[数55]

越小，检测评价值的期待值E[ρ]越大)这意味着在相关值计算部222的相关计算中，i”中包含的噪声分量的分散越小越能进行高可靠性的检测，表示在本发明的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置中检测的可靠性高。

另外，作为基于使用伪随机数制作的嵌入序列913的复数排列，生成N-1维嵌入复数图案921，通过相位相差90度的周期信号对其进行调制，从而嵌入图案922的相位在N-1维空间上扩散，在电子水印检测时由于嵌入前信号912而出现的噪声分量的大小变得更小。结果可以进行可靠性更高的电子水印嵌入、检测，另外，可以通过与现有同等程度的可靠性来进行品质恶化更少的电子水印嵌入、检测。

波谱扩散序列长度增大)另外，通过嵌入电子水印嵌入序列作为复数的N-1维图案，从而例如与上述文献“中村高雄、小川宏、富冈淳树、高嶋洋一，《提高电子水印中的平行移动/切取耐性的一个方法》，1999年密码与信息安全论坛，SCIS99-W3-2.1，pp.193-198，1999”那样的、将面向静止图像的电子水印重复嵌入到各帧的电子水印方法相比，可以使用2倍的波谱扩散序列长度。

根据上述文献“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宫武隆，《关于帧重叠型动态图像电子水印的检测性能评价的一个考察》，信息科学技术研讨会，FIT2005，J-029，2005”，使用波谱扩散和相关计算的电子水印的情况下，表示电子水印的伪阳性意义下的检测可靠性的检测评价值与波谱扩散的序列长度的平方根成比例变大(在上述文献的式子(3)、(4)中，E[ρ]与分子

成比例)。这意味着如果波谱扩散序列长度变长，则相应地可进行高可靠性的检测，表示本发明的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置与现有方式相比，可获得倍的检测评价值，检测的可靠性高。

另外，如果需要与现有同等程度的检测可靠性，则取代使波谱扩散序列长度变为2倍，也可以分别嵌入不同的信息，使嵌入信息长度在整体上成为2倍。

向N维方向的调制)在时间调制部130中，对于在N-1维空间上波谱扩散的N-1维嵌入图案，在与其正交的第N维的方向上使用周期信号进行调制，对于在第N维的方向上赋予的同步位移，具有在N-1维空间内施加相同影响的特征。

另外，由于使N-1维图案的嵌入信息在N维空间内扩展的冗余性，例如是视频信号的情况下，对于高压缩和再拍摄等改变也具有足够耐性，当改变了信号的一部分(视频信号时，例如为一部分帧)的情况下、或者切取了信号的一部分的情况下(视频信号时，例如抽取了一部分帧区间的情况下)也能进行电子水印的检测，对于这些情况也能抑制品质恶化，对信息长度较长的信息也能进行电子水印的检测。

防止产生脆弱的帧)另外，在时间调制部130中，将通过正交或者相位不同的2个周期信号调制后的信号之和用作嵌入图案。如果仅凭一个周期信号进行调制，例如在嵌入到视频信号的情况下，嵌入图案的所有值都不足最低的视频信号量子化值，存在产生实际上没有嵌入电子水印的帧的可能性。另外，残留有这样的帧，实际上可能通过专门改变水印的分量的振幅大且充分嵌入的帧而进行删除电子水印的攻击。通过像本实施方式的电子水印嵌入装置那样、将通过正交或相位不同的2个周期信号调制后的信号之和用作嵌入图案，可以防止不足最低的视频信号量子化值而产生实际上没有嵌入电子水印的帧，可以有效地使用作为电子水印传输路径的视频信号，并且，可以增加对于专门改变电子水印的振幅较大的帧这样的攻击的耐性。

根据差分/微分进行检测的效果)另外，如果使用图27的结构作为时间解调部210，则通过根据差分值、微分值进行解调，原图分量大幅地被清除周期信号的抵消量以上，具有易于检测电子水印、检测精度提高的优点。反之，即使嵌入更脆弱的电子水印，也能保证同等程度的检测性能，因而可以进行信号恶化更少的电子水印的嵌入。

同步课题的解决)另外，虽然在本实施方式的电子水印检测装置中没有利用如下情况，然而在本实施方式的电子水印嵌入装置中利用了如下情况，即，使用后述的第4实施方式、第5实施方式中所述的电子水印检测装置，在N-1维空间内，经过波谱扩散的嵌入序列在第N维的方向上对同步错开受到相同的影响，从而具有能够嵌入不需要同步一致、或可容易且高速地进行同步一致的电子水印的特征。

对时间方向换算的耐性)另外，在本实施方式的电子水印嵌入装置中，如果使用较低的频率作为时间调制部130中使用的周期信号的频率，则例如对于帧速度转换或丢帧、帧插入等伴随时间方向的伸缩的攻击，也能进行具有某种程度的耐性的电子水印检测。

整体效果)另外，在整体上，电子水印的检测可靠度高、耐性增加，因而为了获得与现有同等程度的检测可靠度和耐性而需要的电子水印的嵌入强度较小即可，因而可以进一步减少电子水印带来的信号的品质恶化，例如在嵌入到视频信号的情况下，可以提高带电子水印的视频的画质。

[第2实施方式]

<1维FFT时间调制>

下面说明第2实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置。

本实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置是通过1维付里叶转换处理，实现了第1实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的时间调制、解调处理的示例。

本实施方式的电子水印嵌入装置具有与第1实施方式的电子水印嵌入装置100相同的结构，构成上仅时间调制部130不同。

另外，本实施方式的电子水印检测装置具有与第1实施方式的电子水印检测装置200相同的结构，构成上仅时间解调部210不同。

<电子水印嵌入装置-时间调制部>

图31表示本发明第2实施方式的电子水印嵌入装置的时间调制部的构成例。该图所示的时间调制部130b具有1维逆付里叶转换部134。1维逆付里叶转换部134输入嵌入复数图案921，输出嵌入图案922。

时间调制部130b进行的嵌入图案922的生成处理是在1维逆付里叶转换部134中通过以下步骤来实施的。

图32是本发明第2实施方式的时间调制部的动作的流程图。

步骤901)将相对于嵌入复数图案921的位置(x₁，x₂，...，x_N-1)的P(x₁，x₂，...，x_N-1)看作是相对于第N维的轴(例如时间轴)的特定频率的付里叶系数。

步骤902)将步骤901的付里叶系数相对于第N维的轴进行离散逆付里叶转换，获得相对于位置(x₁，x₂，...，x_N-1)的1维序列。

步骤903)将以步骤902的1维序列为各位置的值的N维图案作为嵌入图案922。

具体地使用式子如下进行说明。

设嵌入复数图案921为P(x₁，x₂，...，x_N-1)。

使用P(x₁，x₂，...，x_N-1)如下构成离散付里叶系数图案ξ(x₁，x₂，...，x_N-1，u)。

[数56]

$\mathrm{\&xi;}(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},u)=\left\{\begin{array}{cc}P(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})& (u=u_0)\\ P*(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})& (u=U-u_0)\\ 0& (u\&NotEqual;u_0,U-u_0)\end{array}\right.---\left(81\right)$

其中，*表示复数共轭、u₀是预先确定的频率、U是频率标本的数量。u＝u₀和u＝U-u₀时赋予P的共轭复数是为了使离散逆付里叶转换后获得的信号为实数值。

将上述ξ相对于u进行1维离散逆付里叶转换，获得嵌入图案W(x₁，x₂，...，x_N-1，t)。

<电子水印检测装置-时间解调部>

下面说明第2实施方式的电子水印检测装置200的时间解调部210。

图33表示本发明第2实施方式的时间解调部的构成例。

图33的时间解调部210c具有1维付里叶转换部214，输入嵌入完毕信号923，输出检测复数图案961。

并且，在图33中为了易于对应图31，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

通过以下步骤来实施时间解调部210c进行的嵌入完毕信号923的解调处理。

图34是本发明第2实施方式的时间解调部的动作的流程图。

步骤1001)从输入的嵌入完毕信号923中取出规定的区间T。

步骤1002)按照位置(x₁，x₂，...，x_N-1)对步骤1001的区间T进行1维离散付里叶转换，进行频率分解。

步骤1003)根据步骤1002的结果，取出规定频率的付里叶系数，作为检测复数图案961。

具体地使用式子如下进行说明。

设嵌入完毕信号923为I”(x₁，x₂，...，x_N-1，t)。

如下对I”(x₁，x₂，...，x_N-1，t)进行1维离散付里叶转换，获得η(x₁，x₂，...，x_N-1，u)。

[数57]

$\mathrm{\&eta;}(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},u)=\frac{1}{\sqrt{T}}\underset{t=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}I\&prime;\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},t)e^{-j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T}\mathrm{ut}}---\left(82\right)$

其中，T是预先确定的规定的标本数。

用Q(x₁，x₂，...，x_N-1)来表示检测复数图案961，根据η(x₁，x₂，...，x_N-1，u)，通过

Q(x₁，x₂，...，x_N-1)＝η(x₁，x₂，...，x_N-1，u₀)   (83)

求出Q(x₁，x₂，...，x_N-1)。其中，u₀是预先确定的频率。

在此，说明使用差分/微分的时间解调。

与第1实施方式所示的内容同样地，可以取而代之地对嵌入完毕信号923I”(x₁，x₂，...，x_N-1，t)在t轴方向上的差分或微分进行1维离散付里叶转换来进行解调。即，例如使用差分的情况下，

[数58]

J(x₁，x₂，…，x_N-1，t)＝I″(x₁，x₂，…，x_N-1，t+Δt)-I″(x₁，x₂，…，x_N-1，t)             (84)

$\mathrm{\&eta;}(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},u)=\frac{1}{\sqrt{T}}\underset{t=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}I\&prime;\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},t)e^{-j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T}\mathrm{ut}}---\left(85\right)$

其中，T是预先确定的规定的标本数。另外，Δt是规定的标本间隔。例如Δt＝1的情况下，表示以1个标本间隔计算差分，如果以视频信号为例，则表示计算相邻的帧间的差分。Δt也可以是1以外的数。

图35表示这种时间解调部210的构成例。

图35的时间解调部210d具有与图33的时间解调部210c大致相同的结构，不同之处在于构成为当嵌入完毕信号923被输入到信号微分部215之后，输入到1维付里叶转换部216。

在信号微分部215中，对输入的嵌入完毕信号923计算第N维的轴、即t轴方向的差分或微分，输出到1维付里叶转换部216。

对嵌入完毕信号923I”(x₁，x₂，...，x_N-1，t)在t轴方向上的差分或微分进行1维离散付里叶转换来进行解调的效果与第1实施方式中图27的时间解调部210b的效果相同。

<第2实施方式的特征>

说明本实施方式的特征。

本实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置是使用1维付里叶转换，实现了获得与第1实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置同样的效果的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的示例。

通过使用1维付里叶转换，能够使用既有的付里叶转换装置容易地构成电子水印嵌入装置和电子水印检测装置。

并且，也可以组合使用第1实施方式和本实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置。即，既可以将电子水印嵌入装置的时间调制部130b作为第1实施方式的时间调制部130a、将电子水印检测装置的时间解调部210c作为本实施方式的时间解调部210d来组合使用，也可以将电子水印嵌入装置的时间调制部130a作为本实施方式的时间调制部130b、将电子水印检测装置的时间解调部210c作为本实施方式的时间解调部210d。

[第3实施方式]

<2维FFT系数嵌入>

下面说明本发明第3实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置。

本实施方式是在第1实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置中，在正交转换区域进行电子水印嵌入的示例。

本实施方式的电子水印嵌入装置与第1实施方式的电子水印嵌入装置结构相同，不同之处仅在于复数图案生成部。

另外，本实施方式的电子水印检测装置与第1实施方式的电子水印检测装置结构相同，不同之处仅在于检测信息提取部。

<电子水印嵌入装置-复数图案生成部>

下面说明本实施方式的复数图案生成部。

图36表示本发明第3实施方式的复数图案生成部的结构。

该图所示的复数图案生成部110b由嵌入序列生成部111、复数排列生成部112、N-1维逆付里叶转换部113构成，是一种在图12的结构中追加了N-1维逆付里叶转换部113的结构，输入嵌入信息911，输出嵌入复数图案921。

通过以下步骤来实施复数图案生成部110b进行的嵌入复数图案的生成处理。

图37是本发明第3实施方式的复数图案生成部的动作的流程图。

步骤1101)在嵌入序列生成部111中，根据输入的嵌入信息911，生成作为表示嵌入信息的数值的列的嵌入序列913。嵌入序列生成部111的动作与第1实施方式相同。

步骤1102)在复数排列生成部112中，将由嵌入序列生成部112生成的嵌入序列913分配给N-1维的复数排列上的要素的实部和虚部，生成中间复数图案904。

后面将会叙述复数排列生成部112的动作。

步骤1103)在N-1维逆付里叶转换部113中，对由复数排列生成部112生成的中间复数图案904进行N-1维逆付里叶转换，同样地生成N-1维嵌入复数图案921。后面将会叙述N-1维逆付里叶转换部113的动作的详细情况。

<电子水印嵌入装置-复数图案生成部-复数排列生成部>

下面详细说明上述步骤1102的复数排列生成部112的动作。

复数排列生成部112的动作可以是与第1实施方式的复数排列生成部112相同的动作，然而为了更有效地嵌入电子水印，也可以如下进行处理。

1)准备所有要素的值都为0、大小为M₁×M₂×...×M_N-1的N-1维复数排列。其中，M₁，M₂，...，M_N-1是预先确定的要素数。

2)确定在复数排列中应该进行嵌入序列913的分配的要素的范围。后面将会叙述范围的例子。

3)从嵌入序列913依次2个2个地取出值，在上述1)的排列中对于在上述2)中确定的范围内的要素，对排列设定值，使得依次取出的值为该要素值的实部、虚部。

4)将在上述3)中生成的复数排列作为中间复数图案904输出到N-1维逆付里叶转换部113。

另外，与第1实施方式的复数排列生成部112相同地，当然也可以在上述3)之前使用伪随机数将嵌入序列913的顺序替换为随机顺序。

这种复数排列生成处理与专利文献1所示的水印系数矩阵的生成类似。不过，在本发明中，中间复数图案904之后会由N-1维逆付里叶转换部113进行逆付里叶转换，而逆付里叶转换的结果不要求是实数值，也可以是复数，因而中间复数图案904无需保持付里叶转换系数的对称性。即，可以使用上述2)的范围的所有要素进行嵌入序列913的嵌入，与专利文献1相比，表示可嵌入2倍长度的嵌入序列913。

说明上述2)的要素范围。

图38A～38F是本发明第3实施方式的复数排列生成部的复数排列的要素范围的各个例子。图38A、38B、38C表示复数排列生成部112的复数排列的要素范围的例子。举例示出N＝3时使用2维复数排列的情况。在图38A～38F中，正方形部分表示复数排列，带阴影的区域表示应该进行嵌入序列913的分配的要素范围。

复数排列之后会由N-1维逆付里叶转换部113进行逆付里叶转换，因而可以认为是对于嵌入图案的频率区域内的表现。

此时，排列的要素(0，0)表示DC分量，如图38D、38E、38F所示，以排列的要素(0，0)趋向中心的方式循环地改写复数排列，从而可以理解嵌入序列913使用何种频带进行嵌入。

图38D中矩形区域嵌入到中频带，图38E中圆形区域嵌入到中频带，图38F中菱形区域嵌入到中频带。

例如考虑到对图像或视频进行电子水印嵌入的情况下，嵌入到高频带的电子水印可认为易于通过MPEG2或H.264等视频编码来删除，另一方面，由于对低频区域的嵌入在视觉上的影响较大，因而以对中频带的嵌入为例。

另外，在人类的视觉特性上，已知高频区域中斜向频率与纵横方向的频率相比视觉灵敏度要低(“宫原诚，《系统的图像编码》，IPC，1990，pp.87”)，与纵横相比具有即使对低频带进行嵌入也难以变得显著的特性。另外，例如通过JPEG或MPEG等图像、视频编码等而斜向的量子化步骤与纵横方向相比设定得更大，因而斜向与纵横方向相比具有容易通过编码削减高频的倾向。如图38C、38F所示，通过进行对于菱形区域的嵌入，即使在这种状况下也可进行图像品质较高、耐性较高的电子水印嵌入。

另外，图39A～39F是本发明第3实施方式的复数排列生成部的复数排列的要素范围的各个例子。在对视频进行电子水印嵌入的情况下，如果像本发明那样使用时间方向的长期间的信号、即较多的帧数进行检测性能较高的电子水印检测，则可以减小电子水印的嵌入强度。结果，即便进行图39A～39F所示的对于低频区域的嵌入，也可以减小视觉上的影响，也可以采用这种嵌入方法。

<电子水印嵌入装置-复数图案生成部-N-1维逆付里叶转换部>

下面详细说明复数图案生成部110b的N-1维逆付里叶转换部113的动作。

通过如下步骤来进行N-1维逆付里叶转换部113的付里叶转换。

1)设由复数排列生成部112生成的N-1维中间复数图案904为A[x₁，x₂，...，x_N-1]。

2)对A(x₁，x₂，...，x_N-1)进行N-1维离散逆付里叶转换，求出嵌入复数图案P(x₁，x₂，...，x_N-1)。

[数59]

$P(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})$

$=\frac{1}{\sqrt{M_1{M}_2\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;M_{N-1}}}\underset{u_1=0}{\overset{M_1-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{u_2=0}{\overset{M_2-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\underset{u_{N-1}=0}{\overset{M_{N-1}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}A[x_1,x_2.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;.x_{N-1}]e^{j2\mathrm{\&pi;}(\frac{x_1{u}_1}{M_1}+\frac{x_2{u}_2}{M_2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+\frac{x_{N-1}{u}_{N-1}}{M_{N-1}})}$

                                                     (86)

其中，M₁，M₂，...，M_N-1是由复数排列生成部112生成的N-1维中间复数图案904的大小(各维的要素数)。

<电子水印检测装置-检测信息提取部>

下面说明本发明第3实施方式的电子水印检测装置200的检测信息提取部220b。

图40表示本发明第3实施方式的检测信息提取部的构成例。

该图所示的检测信息处理部220b由N-1维付里叶转换部225、检测序列提取部221、相关值计算部222、最大值判定部223、检测信息再构成部224构成，输入检测复数图案961，输出检测信息914。

并且，在图40中，为了易于理解其与图36的对应，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

通过以下步骤来实施检测信息提取部220b进行的检测信息提取处理。

图41是本发明第3实施方式的检测信息提取部的动作的流程图。

步骤1201)在N-1维付里叶转换部225中，对输入的检测复数图案961进行N-1维付里叶转换，同样地生成N-1维检测复数排列1115。

后面将会叙述N-1维付里叶转换部225的动作的详细情况。

步骤1202)在检测序列提取部221中，根据由N-1维付里叶转换部225生成的检测复数排列1115，构成取出要素值的实部、虚部的值进行排列而成的检测序列1113。

后面将会叙述检测序列提取部221的动作的详细情况。

步骤1203)在相关值计算部222中，计算由检测序列提取部221构成的检测序列1113和根据设想的嵌入序列构成的嵌入序列之间的相关，求出相关值1114。

相关值计算部222的动作与第1实施方式相同。

步骤1204)在最大值判定部223中，找出由相关值计算部222获得的相关值1114为最大的值，确定与最大的相关值1114对应的相关值计算部222的相关计算中使用的嵌入序列。

最大值判定部223的动作与第1实施方式相同。根据电子水印嵌入装置100的嵌入序列的构成方法，当然也可以取代最大值判定部223的最大值判定而使用其他方法来进行判定。

步骤1205)在检测信息再构成部224中，根据由最大值判定部223判定出的嵌入序列，再构成判断为实际上已嵌入的检测信息914。

检测信息再构成部224的动作与第1实施方式相同。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-N-1维逆付里叶转换部>

下面说明上述检测信息提取部220b的N-1维付里叶转换部225的动作的详细情况。

通过以下步骤来进行N-1维付里叶转换部225的付里叶转换处理。

1)根据输入的检测复数图案961来构成大小为M₁×M₂×...×M_N-1的N-1维复数排列。其中，M₁，M₂，...，M_N-1是与电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中使用的相同的要素数。

在作为离散信号而获得检测复数图案961的情况下，将其直接视作N-1维的复数排列。在作为连续信号而获得检测复数图案961的情况下，把使用任意的标本化单元对检测复数图案961标本化后的图案用作N-1维的复数排列。

2)设上述1)的复数排列为Q(x₁，x₂，...，x_N-1)时，对其进行N-1维离散付里叶转换，求出A[u₁，u₂，...，u_N-1]。

[数60]

$A[u_1,u_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,u_{N-1}]$

$=\frac{1}{\sqrt{M_1{M}_2\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;M_{N-1}}}\underset{x_1=0}{\overset{M_1-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{x_2=0}{\overset{M_2-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\underset{x_{N-1}=0}{\overset{M_{N-1}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}Q(x_1,x_2.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;.x_{N-1})e^{-j2\mathrm{\&pi;}(\frac{x_1{u}_1}{M_1}+\frac{x_2{u}_2}{M_2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+\frac{x_{N-1}{u}_{N-1}}{M_{N-1}})}$

                                                  (87)

3)将上述2)中求出的A[u₁，u₂，...，u_N-1]作为检测复数排列1115输出到检测序列提取部221。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-检测序列提取部>

下面详细说明检测信息提取部220b的检测序列提取部221的动作。

检测序列提取部221的动作基本上与第1实施方式相同，然而也可以按照本实施方式的复数排列生成部112的动作来进行如下处理。

通过以下步骤来实施检测序列提取部221的处理。

1)从由N-1维付里叶转换部225获得的检测复数排列1115中取出在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中使用的范围的要素，将取出的复数值的实部、虚部分别作为单独的实数值进行排列。这是与电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112的复数排列的生成对称的处理。

2)设获得的序列为i”₁，i”₂，...，i”_L，作为检测序列1113输出。

在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中，当替换了嵌入序列913的顺序或者替换了复数排列的要素的情况下恢复该顺序，这一点与第1实施方式相同。

<第3实施方式的特征>

下面叙述本实施方式的特征。

根据本实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置，例如与专利文献1所示的内容相同地，即使在不允许视频信号的编码或噪声的情况下，也能够在易于残留且视觉影响较少的频带上嵌入电子水印，因而能够进行耐性较高、画质较高的电子水印嵌入。

尤其通过使用菱形区域作为频率区域中的嵌入范围，从而可通过视频编码等的压缩来进行稳健的电子水印嵌入。

另外，由于嵌入图案在信号整体中扩散，所以如果采用专利文献1所示的偏移搜索方法，则根据从嵌入完毕信号中局部切取的信号也能够进行电子水印检测。

并且，在本发明中，不同于专利文献1所示的电子水印方式，与专利文献1的第0197段所述的水印系数矩阵等相比，中间复数图案904无需保持付里叶转换系数的对称性，所以可以嵌入2倍长度的嵌入序列913。即，可以使用2倍的波谱扩散序列长度。

如上所述，如果增长波谱扩散序列长度，则相应地可进行可靠性较高的检测，另外，如果是与现有同等程度的检测可靠性，则可以使嵌入信息长度为2倍，另外，如果是与现有同等程度的检测可靠性和信息长度，则可以进行品质恶化更少的电子水印嵌入，因而通过本发明示出了一种能够进行可靠性高、信息长度长、品质恶化少的电子水印嵌入的技术。

另外，还可以将本实施方式和第2实施方式的时间调制部130b或者时间解调部210b组合起来实施。

另外，在组合本实施方式和第2实施方式的时间调制部130或者时间解调部210b的情况下，可以将N-1维逆付里叶转换部113的N-1维逆付里叶转换处理和时间调制部130的1维逆付里叶转换处理一起作为N维逆付里叶转换处理来实施。同样地，也可以将N-1维付里叶转换部225的N-1维转换处理和时间调制部210的1维付里叶转换处理一起作为N维付里叶转换处理来实施。

[第4实施方式]

<不需要时间同步的检测>

下面说明第4实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置。

本实施方式是当使用第1实施方式的电子水印嵌入装置100进行电子水印的嵌入的情况下，如果在电子水印检测装置中在时间轴(第N维的轴)方向上被输入同步错开的信号，则不需要进行同步一致即进行电子水印检测的例子。

本实施方式的电子水印检测装置具有与第1实施方式的电子水印检测装置200相同的结构，构成上仅检测信息提取部220不同。

另外，在时间解调部210中，也可以使用本发明其他实施方式的时间解调部。例如可以使用第2实施方式的时间解调部210b、210c。

并且，在本实施方式中，举例描述了使用第1实施方式的电子水印嵌入装置100进行电子水印嵌入的情况，然而在使用其他实施方式的电子水印嵌入装置进行电子水印嵌入的情况下的检测中，也同样可以组合起来应用。例如可以通过第3实施方式的电子水印嵌入装置进行嵌入，组合第3实施方式的电子水印检测装置的N-1维付里叶转换部225进行检测。这些情况下，有时需要在各步骤中进行相应的变更，然而这些需要的变更基于本实施方式的说明以及对这些电子水印嵌入的说明即可明晰。

<电子水印检测装置-检测信息提取部>

下面说明本实施方式的电子水印检测装置的检测信息提取部的动作。

图42表示本发明第4实施方式的检测信息提取部的结构。在该图中，对与图28和图40相同的构成部分赋予相同符号。

该图所示的检测信息提取部220c由检测序列提取部221、复数相关值计算部226、绝对值计算部227、最大值判定部223、检测信息再构成部224构成，输入检测复数图案961，输出检测信息914。

通过如下步骤来实施检测信息提取部220c进行的检测信息提取处理。

图43是本发明第4实施方式的检测信息提取部的动作的流程图。

步骤1301)在检测序列提取部221中，构成将从输入的检测复数图案961获得的复数值排列而成的检测复数序列1118。后面将会叙述检测序列提取部221的详细动作。

步骤1302)在复数相关值计算部226中，计算由检测序列提取部221构成的检测复数序列1118和根据设想的嵌入序列构成的复数序列之间的复数相关，求出利用复数表示的复数相关值1116。

在被嵌入因嵌入序列的种类而不同的值的情况下，分别计算其与根据考虑到的多个嵌入序列而构成的多个复数序列之间的复数相关，求出对应的复数相关值1116。

后面将会叙述复数相关值计算部226的动作的详细情况。

步骤1303)在绝对值计算部227中，计算由复数相关值计算部226获得的复数相关值1116的绝对值1117。通过计算绝对值，即使在被输入了同步错开的信号的情况下，也能够与同步位移量无关地确定与检测复数序列的相关较高的嵌入序列。

步骤1304)在最大值判定部223中，找出由绝对值计算部227获得的绝对值1117最大的值，确定与最大的绝对值对应的复数相关值计算部226的相关计算中使用的嵌入序列。

并且，根据电子水印嵌入装置100的嵌入序列的构成方法，也可以代替最大值判定部223的最大值判定，通过其他方法进行判定。

后面将会叙述最大值判定部223的动作的详细情况和作为替代的其他方法的详细情况。

步骤1305)在检测信息再构成部224中，根据由最大值判定部223确定的嵌入序列，再构成被判断为实际上已嵌入的检测信息914。

检测信息再构成部224的动作与第1实施方式相同。

并且，在使用第3实施方式的电子水印嵌入装置100进行电子水印的嵌入的情况下，需要在检测序列提取部221之前，进行与第3实施方式的N-1维付里叶转换部225相同的付里叶转换处理。

另外，在由最大值判定部223确定嵌入序列之后，可以使用该嵌入序列，用使输入信号依次改变同步的信号，逐个进行与第1实施方式的检测信息提取部220a相同的处理，测定同步位移量，根据由检测信息提取部220获得的相关值，获得更为准确的检测相关评价值。在该情况下，对于所有考虑到的嵌入序列，当然可以进行与逐个搜索所有同步位移相比明显高速的检测。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-检测序列提取部>

下面详细说明上述检测信息提取部220c的检测序列提取部221的动作。

检测序列提取部221根据从检测复数图案961获得的复数值构成检测复数序列1118。

通过以下步骤来实施检测序列提取部221的处理。

1)根据检测复数图案961构成大小为M₁×M₂×...×M_N-1的N-1维复数排列。构成方式与上述第1实施方式的图30的步骤801的处理相同。

2)从在上述1)中获得的复数排列中依次一个一个地取出复数值进行排列，将其作为检测复数序列1118。即，当用A[p₁，p₂，...，p_N-1](p_n≥0)来表示复数排列、用i”₁，i”₂，...，i”_N-1来表示检测复数序列1118时，

i″₁＝A[0，0，…，0]             (88)

i″₂＝A[1，0，…，0]

          .

          .

3)将获得的序列i”₁，i”₂，...，i”_L作为检测序列1115输出。

在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中，如果替换了嵌入序列913的顺序或者替换了复数排列的要素，则恢复该顺序，这一点与第1实施方式的检测序列提取部221相同。

并且，在使用第3实施方式的电子水印嵌入装置100来进行电子水印嵌入的情况下，在上述2)的处理中，把第3实施方式的电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中使用的范围内的要素的复数值取出进行排列。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-复数相关值计算部>

下面详细说明上述检测信息提取部220c的复数相关值计算部226的动作。

通过以下步骤来实施复数相关值计算部226的复数相关值计算处理。

1)通过与电子水印嵌入装置100的嵌入序列生成部111相同的步骤来生成考虑到的嵌入序列w⁽¹⁾，w⁽²⁾，...。生成方法与上述第1实施方式的相关值计算部222相同。

2)根据在上述1)中获得的嵌入序列w⁽¹⁾，w⁽²⁾，...，在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中将分配给一个复数值的实部和虚部的值编组，构成相同的复数数列，将其作为嵌入复数序列ξ⁽¹⁾，ξ⁽²⁾，...。即，如果按照图17那样构成复数排列，则

[数61]

$w^{\left(k\right)}=\{w_1^{\left(k\right)},w_2^{\left(k\right)},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,w_L^{\left(k\right)}\}$

${\mathrm{\&xi;}}^{\left(k\right)}=\{{\mathrm{\&xi;}}_1^{\left(k\right)},{\mathrm{\&xi;}}_2^{\left(k\right)},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,{\mathrm{\&xi;}}_{L\&prime;}^{\left(k\right)}\}$

(其中L’＝L/2)时，

[数62]

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&xi;}}_1^{\left(k\right)}=w_1^{\left(k\right)}+j{w}_2^{\left(k\right)}\\ {\mathrm{\&xi;}}_2^{\left(k\right)}=w_3^{\left(k\right)}+j{w}_4^{\left(k\right)}\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ {\mathrm{\&xi;}}_{L\&prime;}^{\left(k\right)}=w_{L-1}^{\left(k\right)}+j{w}_L^{\left(k\right)}\end{array}---\left(89\right)$

嵌入复数序列的构成方法不限于本例，只要构成为与电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中的复数排列对应，就可以使用任何构成方法。

3)使用复数相关分别计算由检测序列提取部221获得的检测序列1115和在上述2)中获得的各嵌入序列ξ(¹)，ξ(²)，...的相关。

如下进行相关计算。如果设ρ^(j)为希望求出的复数相关值1116，则

[数63]

${\mathrm{\&rho;}}^{\left(j\right)}=i\&prime;\&prime;\&CenterDot;{\mathrm{\&xi;}}^{\left(j\right)*}=\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_k^{\&prime;\&prime;}{\mathrm{\&xi;}}_k^{\left(j\right)*}---\left(90\right)$

在此，ξ^(j)*表示由ξ^(j)的要素的共轭复数构成的数列，ξ_k ^(j)*是ξ_k ^(j)的共轭复数。另外，“·”表示将数列视作向量时的内积运算。

在此，ρ^(j)是复数。

另外，上述文献“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用带相机的移动电话的根据模拟图像的高速电子水印检测方式》，信学论D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”中的检测可靠性的评价基准一致，因而例如可以预先对i”和ξ^(j)的各要素进行正规化使得平均0、方差的绝对值1，通过相关值计算来乘以常数项进行运算，这与第1实施方式的相关值计算部222相同。

下面说明可通过这种运算对同步错开的输入进行电子水印的检测的情况。

此时，在电子水印嵌入装置中嵌入的序列为w＝{w₁，w₂，...，w_L}，将其排列成复数后为ξ＝{ξ₁，ξ₂，...，ξ_L′}。

通过电子水印的嵌入，施加了嵌入前信号和其他噪声信号后的复数序列为i’＝(i₁，i₂，...，i_L′)，则

i’＝i+ξ     (91)

并且，设对其施加了时间方向的同步位移后获得的序列为i”，则

i”＝i’e^jΔθ(92)

通过上述式子来计算与ξ的相关，则

[数64]

$\mathrm{\&rho;}=i\&prime;\&prime;\&CenterDot;{\mathrm{\&xi;}}^{*}$

$=(i+\mathrm{\&xi;})e^{\mathrm{j\&Delta;\&theta;}}\&CenterDot;{\mathrm{\&xi;}}^{*}$

$=e^{\mathrm{j\&Delta;\&theta;}}(i\&CenterDot;{\mathrm{\&xi;}}^{*}+\mathrm{\&xi;}\&CenterDot;\mathrm{\&xi;})---\left(93\right)$

$=e^{\mathrm{j\&Delta;\&theta;}}(\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_k{\mathrm{\&xi;}}_k^{*}+\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&xi;}}_k{\mathrm{\&xi;}}_k^{*})$

$=e^{\mathrm{j\&Delta;\&theta;}}(\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_k{\mathrm{\&xi;}}_k^{*}+\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|{\mathrm{\&xi;}}_k\right|}^2)$

如果i与ξ独立且L’足够大，则

[数65]

$\mathrm{\&Sigma;}{i}_k{\mathrm{\&xi;}}_k^{*}$

的期待值为0，

[数66]

$\mathrm{\&rho;}~\left(\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|{\mathrm{\&xi;}}_k\right|}^2\right)e^{\mathrm{j\&Delta;\&theta;}}---\left(94\right)$

因而，

[数67]

$\left|\mathrm{\&rho;}\right|~\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|{\mathrm{\&xi;}}_k\right|}^2---\left(95\right)$

另一方面，当没有嵌入电子水印的情况下，

[数68]

$\mathrm{\&rho;}=\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_k{\mathrm{\&xi;}}_k^{*}---\left(96\right)$

由于该期待值为0，因而|ρ|与嵌入有电子水印时的期待值

[数69]

$\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|{\mathrm{\&xi;}}_k\right|}^2$

相比足够小，可进行电子水印的检测。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-最大值判定部>

下面详细说明检测信息提取部220c的最大值判定部223。

通过以下步骤来实施最大值判定部223的处理。

1)从由绝对值计算部227获得的绝对值1117

|ρ⁽¹⁾|，|ρ⁽²⁾|，…

找到值最大的绝对值|ρ^(j)|。

|ρ^(max)|＝MAX(|ρ⁽¹⁾|，|ρ⁽²⁾|，…) (97)

其中，MAX()是返回最大值的运算。

2)获得与|ρ^(max)|对应的嵌入序列w^(max)。

另外，可以判断最大的相关值|ρ^(j)|是否超过了规定的阈值，在没有超过规定的阈值的情况下判断为没有嵌入电子水印。

下面说明最大值判定部223的替代动作。

代替最大值判断部223进行的最大值判定，可以不由复数相关值计算部226对与所有的嵌入序列w⁽¹⁾，w⁽²⁾，...对应的复数序列计算复数相关，而是从与嵌入序列w⁽¹⁾对应的复数序列ξ⁽¹⁾起依次计算复数相关，判定获得的复数相关值的绝对值是否超过了规定的阈值，将超过了阈值的嵌入序列作为w^(max)，在该时点结束相关计算。

另外，电子水印嵌入装置100的嵌入序列例如如嵌入序列生成部111的(例1)所示仅通过1种嵌入序列构成而嵌入的情况下，或者例如如嵌入序列生成部111的(例2)、(例4)所示通过1种嵌入序列的正负差异构成而嵌入的情况下，仅计算一个复数相关值，因而最大值判定部223进行的最大值判定没有意义。也可以取而代之地判定获得的绝对值是否超过了规定的阈值。

另外，还可以通过复数相关值的绝对值的大小来评价水印检测的可靠度。

另外，电子水印嵌入装置100的嵌入序列例如如嵌入序列生成部111的(例2)、(例4)所示以通过嵌入序列的正负差异表现比特值0/1的方式构成而嵌入的情况下，无法区别被输入由于同步错开而使相位错开半个波长的信号的情况和嵌入有所有比特值反转的信息的情况。这种情况下，例如可以将比特值内的1比特作为判定用比特，以必定取1(或0)的方式构成嵌入序列，使用该比特值校正比特反转。另外，还可以通过使用不对称的错误改正码进行编码而进行判定。另外，还可以使用与本发明的电子水印不同的电子水印信号进行判断。不限于这些例子，当然也可以通过其他方法进行比特反转的校正。

另外，在如嵌入序列生成部111的(例4)所示使用嵌入序列的部分列按照每个比特通过正负极性进行扩散的情况下，可如下进行更稳健的检测处理。

设与检测复数数列1118中的第a个比特位置对应的部分复数序列为

[数70]

${i\&prime;\&prime;}^{\left(a\right)}=(i_1^{\&prime;\&prime;\left(a\right)},i_2^{\&prime;\&prime;\left(a\right)},...,i_m^{\&prime;\&prime;\left(a\right)})$

另外，设用于第a个比特位置的比特值的扩散的复数嵌入序列为

[数71]

${\mathrm{\&xi;}}^{\left(a\right)}=({\mathrm{\&xi;}}_1^{\left(a\right)},{\mathrm{\&xi;}}_2^{\left(a\right)},...,{\mathrm{\&xi;}}_m^{\left(a\right)})$

然后，如下计算每个比特位置a的复数相关值λ^(a)。

[数72]

$\begin{array}{cc}{\mathrm{\&lambda;}}^{\left(a\right)}={i\&prime;\&prime;}^{\left(a\right)}\&CenterDot;{\mathrm{\&xi;}}^{\left(a\right)*}=\underset{s=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_s^{\&prime;\&prime;\left(a\right)}{\mathrm{\&xi;}}_s^{\left(a\right)*}& (a=1...n)\end{array}$

接着，对齐n个复数相关值λ^(a)的方向。具体而言，例如不对符合0≤Argλ^(a)<π的λ^(a)进行变更，对符合π≤Argλ^(a)<2π的λ^(a)乘以e^jπ使偏角旋转180度。通过该变更处理，所有的λ^(a)都取复平面上的第1和第2象限内的值。并且，方向的对齐方式不限于本例。例如可以取复平面上的第1和第4象限内的值，这是显而易见的。

接着，如下求出进行了上述变更处理的复数相关值λ^(a)的总和λ。

[数73]

$\mathrm{\&lambda;}=\underset{a=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&lambda;}}^{\left(a\right)}$

然后，以在复平面上通过原点且与Argλ正交的直线作为界线，将复平面分割为2个区域，通过上述变更处理前的λ^(a)属于2个区域中的哪个，确定第a个比特位置的检测比特值。该确定方式仍然存在上述比特反转的不确定性，然而例如通过把比特值内的1比特用作比特反转判定用的标记就可以解决不确定性。

例如在n＝2的情况下，如图44所示，由于λ⁽¹⁾为0≤Argλ⁽¹⁾<π所以不进行变更，由于λ⁽²⁾为π≤Argλ⁽²⁾<2π所以乘以e^jπ使偏角旋转180度。然后求出它们的总和λ，以在复平面上通过原点且与Argλ正交的直线作为界线，将复平面分割为2个区域，设一个区域的比特值为“1”，另一个区域的比特值为“0”，通过变更处理前的λ⁽¹⁾、λ⁽²⁾属于2个区域中的哪个，确定各比特位置的检测比特值。

说明上述检测方法能较好地发挥作用的理由。在嵌入时，按照比特值对各比特位置用的复数嵌入序列乘以+1或-1来进行调制。因而如果被嵌入的比特值不同，则每个比特位置a的复数相关值λ^(a)取相位错开π的值。但是如果将错开π的相位视作相同，则所有的λ^(a)会在输入信号的相位错开量Δθ的方向上对齐。作为视作相同的方法，进行上述变更处理即可，这是显而易见的。

另外，每个比特的复数嵌入序列的长度m比所有复数嵌入序列的长度L’要短。即，由于每个比特的复数嵌入序列的扩散率较低，因而如果检测每个比特的比特值，则仅能获得扩散率m下的增益，因而耐性变低。但是，如上述那样实施将错开π的相位视作相同的变更，对齐所有的λ^(a)的方向然后求出总和λ，从而可以获得相当于所有嵌入序列长度L’的增益。因而，通过使用与Argλ正交的界线再次评价变更前的各λ^(a)来检测检测比特值，与按照每个比特进行检测的情况相比，比特判定错误减少，能够实现更高的耐性。并且，还可以通过上述λ的绝对值的大小来评价电子水印检测的可靠度。

<第4实施方式的特征>

下面说明本实施方式的特征。

根据本实施方式的电子水印检测装置，在电子水印的检测中，即使在电子水印检测对象的信号同步错开时也能进行电子水印的检测。即，在N-1维空间内波谱扩散的嵌入序列利用对于第N维的方向上的同步错开受到相同影响的情况，通过使用在N-1维空间内扩散的序列的复数相关值，可以进行不需要同步一致的电子水印的检测。

例如在视频信号的情况下，即便在时间方向上开始检测的帧错开时，也能进行电子水印的检测而不使用特别的同步一致的方法。这在例如根据使用摄像机等再拍摄而得到的视频检测电子水印的情况、或根据录像带等被暂时转换成模拟数据的视频来检测电子水印的情况等难以进行时间同步的使用状况下极为有效。

当通过摄像机或移动电话等的相机拍摄了显示于屏幕或TV等上的视频的情况下，再现的帧速率和拍摄的帧速率没有同步，因而有时会产生子帧的再次取样。结果其表示子帧水平(短于1帧的间隔)上同步错开的状态。即使在这种状况下，也可以在时间解调中测定周期信号的相位，可如上所述进行不需要同步一致的电子水印的检测。

通过上述电子水印检测，可以对同步错开的信号进行高效的检测，并且无需增加特别的同步一致信号，因而不会出现同步一致信号引起的信号恶化或电子水印的检测性能的恶化，可进行品质较高、检测性能较高的电子水印检测。

[第5实施方式]

<同步位移量测定>

下面说明第5实施方式的电子水印检测装置。

本实施方式是使用本发明第1实施方式的电子水印嵌入装置100进行电子水印的嵌入的情况下，在电子水印检测装置中，如果在时间轴(第N维的轴)的方向上被输入了同步错开的信号，则检测同步位移量进行电子水印的检测的例子。

并且，在本实施方式中，举例描述了使用第1实施方式的电子水印嵌入装置100进行电子水印嵌入的情况，然而也可以在使用其他实施方式的电子水印嵌入装置进行电子水印嵌入时的检测中，同样地组合起来应用。例如可以通过第3实施方式的电子水印嵌入装置进行嵌入，组合第3实施方式的电子水印检测装置的N-1维付里叶转换部225进行检测。这些情况下，有时需要对各步骤进行相应的变更，然而这些需要的变更基于本实施方式的说明和对这些电子水印嵌入的说明即可明晰。

<电子水印检测装置>

说明本实施方式的电子水印检测装置的结构。

图45表示本发明第5实施方式的电子水印检测装置的构成例。

该图所示的电子水印检测装置300由时间解调部310、同步检测部320、检测信息提取部330a、图案存储部340构成，输入嵌入完毕信号923，输出检测信息914。

时间解调部310与第1实施方式的时间解调部210相同。另外也可以使用其他实施方式的时间解调部。例如可使用第2实施方式的时间解调部210c、210d。

并且，在图45中为了易于理解其与图10的对应，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

通过以下步骤来实施电子水印检测装置300进行的电子水印检测处理。

图46是本发明第5实施方式的电子水印检测装置的动作的流程图。

步骤1401)在时间解调部310中，进行时间轴方向的解调，获得检测复数图案1501，储存在图案存储部340中。处理的内容与第1实施方式的电子水印检测装置200的时间解调部210相同。

并且，在时间解调部310进行的时间解调处理之前也可以对嵌入完毕信号923进行前处理，这与第1实施方式的电子水印检测装置200相同。

步骤1402)在同步检测部320中，根据由时间解调部310获得、储存在图案存储部340中的检测复数图案1501，在预先对嵌入完毕信号923施加的时间轴(第N维的轴)方向检测同步位移的大小，作为同步位移量输出。

后面将会叙述同步检测部320的动作的详细情况。

步骤1403)在检测信息提取部330a中，对由时间解调部310获得、储存在图案存储部340中的检测复数图案进行解析，根据由同步检测部320获得的同步位移量1502来提取通过电子水印嵌入装置100嵌入的电子水印信息，作为检测信息914输出。

后面将会叙述检测信息提取部330a的动作的详细情况。

<电子水印检测装置-同步检测部>

下面详细说明上述同步检测部320的动作。

图47表示本发明第5实施方式的同步检测部的构成例。

同步检测部320由复数检测序列提取部321、复数相关值计算部322、绝对值计算部323、同步检测最大值判定部324、相位计算部325构成，从图案存储部340读取检测复数图案1501，输出同步位移量1502。

并且，在图47中为了易于理解其与图45的对应，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

通过以下步骤来实施同步检测部320进行的同步检测处理。

图48是本发明第5实施方式的同步检测部的动作的流程图。

步骤1501)在复数检测序列提取部321中，构成把根据输入的检测复数图案1501获得的复数值排列而成的检测复数序列1511。

复数检测序列提取部321的动作与第4实施方式的电子水印检测装置200的检测序列提取部221的动作相同。

步骤1502)在复数相关值计算部322中，计算由检测序列提取部321构成的检测复数序列1511和根据设想的嵌入序列而构成的复数序列之间的复数相关，求出通过复数表示的复数相关值1512。

当被嵌入由于嵌入序列的种类而不同的值的情况下，分别计算其与根据考虑到的多个嵌入序列而构成的多个复数序列之间的复数相关，求出对应的复数相关值1512。

另外，电子水印嵌入装置100的嵌入序列例如如嵌入序列生成部111的(例3)和(例4)所示通过多个码元或者多个比特构成的情况下，也可以计算其与根据对应于一部分码元或者比特的嵌入序列而构成的复数序列之间的复数相关。即，相当于使用多个码元或者比特的一部分来使同步一致的情况。

复数相关值计算部322的动作与第4实施方式的电子水印检测装置200的复数相关值计算部266的动作相同。

步骤1503)在绝对值计算部323中，计算由复数相关值计算部322获得的复数相关值1512的绝对值1513。

绝对值计算部323的动作与第4实施方式的电子水印检测装置200的绝对值计算部227的动作相同。

步骤1504)在同步检测最大值判定部324中，找出由绝对值计算部323获得的绝对值1513最大的值，确定与最大的绝对值1513对应的复数相关值1512。

并且，根据电子水印嵌入装置100的嵌入序列的构成方法，也可以代替同步检测最大值判定部324的最大值判定，通过其他方法进行判定。

后面将会叙述同步检测最大值判定部324的动作的详细情况。作为替代同步检测最大值判定部324的其他方法，与第4实施方式的电子水印检测装置200的最大值判定部223的情况相同。

步骤1505)在相位计算部325中，计算由同步检测最大值判定部324确定的复数相关值的相位，据此计算同步位移量1502，输出到检测信息提取部330。

后面将会叙述相位计算部325的动作的详细情况。

并且，当使用第3实施方式的电子水印嵌入装置100进行电子水印的嵌入的情况下，在复数检测序列提取部321的处理之前，需要进行与第3实施方式的N-1维付里叶转换部225相同的付里叶转换处理。

<电子水印检测装置-同步检测部-同步检测最大值判定部>

下面说明上述同步检测部320的同步检测最大值判定部324的动作的详细情况。

同步检测最大值判定部324的动作与第4实施方式的电子水印检测装置200的最大值判定部223大致相同，不同之处在于从结果而言，求出绝对值最大的复数相关值，来代替获得嵌入序列。

通过以下步骤来实施同步检测最大值判定部324的处理。

1)从由绝对值计算部323获得的绝对值1513|ρ⁽¹⁾|，|ρ²)|，...中找出值最大的绝对值|ρ^(j)|。

|ρ^(max)|＝MAX(|ρ⁽¹⁾|，|ρ⁽²⁾|，…)  (98)

其中，MAX()是返回最大值的运算。

2)将成为|ρ^(max)|的元的复数相关值ρ^(max)输出到相位计算部325。

另外，也可以判定最大的相关值|ρ^(j)|是否超过了规定的阈值，在没有超过规定的阈值的情况下判定为没有嵌入电子水印。

<电子水印检测装置-同步检测部-相位计算部>

下面说明上述同步检测部320的相位检测部325的动作的详细情况。

通过以下步骤来实施相位计算部325的处理。

1)求出由同步检测最大值判定部324获得的复数相关值ρ^(max)的偏角Δθ。

△θ＝Arg[ρ^(max)]           (99)

其中，Arg[]是求出复数的偏角的运算。

2)Δθ表示相位错开量，因而之后如下求出同步位移量1502Δt进行输出。

[数74]

$\mathrm{\&Delta;t}=\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2\mathrm{\&pi;}}T---\left(100\right)$

其中，T是周期信号的周期。

下面说明Δθ表示相位错开量这一点。

如对于第4实施方式的电子水印检测装置200的复数相关值计算部226的说明所述，可通过下式获得复数相关值。

[数75]

$\mathrm{\&rho;}~\left(\underset{k=1}{\overset{L\&prime;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|{\mathrm{\&xi;}}_k\right|}^2\right)e^{\mathrm{j\&Delta;\&theta;}}---\left(101\right)$

因此，

Arg[ρ^(max)]＝△θ(102)

这表示取决于对嵌入完毕信号923在第N维的轴向(例如时间方向)上赋予的同步位移量来确定的相位错开量。

并且，电子水印嵌入装置100的嵌入序列例如如嵌入序列生成部111的(例2)、(例4)所示以通过嵌入序列的正负差异表现比特值0/1的方式构成而嵌入的情况下，无法区别被输入由于同步错开而使相位错开半个波长的信号的情况和被嵌入所有比特值反转的信息的情况。即，无法区别上面获得的同步位移量Δt与错开半个波长的

[数76]

$\mathrm{\&Delta;t}-\frac{T}{2}$

中的哪个是正确的同步位移量。

在这种情况下，例如可以将比特值内的1比特作为判定用比特，以必定取1(或0)的方式构成嵌入序列，判断是该比特值为正确值一方的同步位移量。另外，还可以通过使用不对称的错误改正码进行编码来进行判定。另外，还可以使用与本发明的电子水印不同的电子水印或信号进行判断。另外，还可以将同步位移量暂时判定为一个值，在检测信息提取部330a的处理中，通过上述步骤对比特反转进行校正。不限于这些例子，当然也可以通过其他方法进行校正。

另外，在如嵌入序列生成部111的(例4)所示使用嵌入序列的部分列按照每个比特通过正负极性进行扩散的情况下，可将用第4实施方式最后参照图44说明的比特值检测方法计算出的每个比特位置的复数相关值λ^(a)的总和λ的偏角Argλ作为同步位移量Δθ，从而与根据每个比特的复数相关值求出同步位移量相比，可以进行更加可靠且高精度的同步位移量的测定。并且，该方法也存在比特反转的不确定性，然而例如通过把比特值内的1比特用作比特反转判定用的标记就可以解决不确定性。

<电子水印检测装置-检测信息提取部>

下面说明上述检测信息提取部330a的动作的详细情况。

图49表示本发明第5实施方式的检测信息提取部的构成例。

检测信息提取部330a与第1实施方式的检测信息提取部220具有相同结构，由检测序列提取部331、相关值计算部332、最大值判定部333、检测信息再构成部334构成，不同之处仅在于在第1实施方式的检测信息提取部220中输入同步位移量1502。

并且，在图49中为了易于理解其与图45的对应，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

检测信息提取部330a进行的检测信息提取处理中，除去检测序列提取部331的动作的详细情况之外，都与第1实施方式的检测信息提取部220的检测信息提取处理相同。

并且，在使用第3实施方式的电子水印嵌入装置100来进行电子水印的嵌入的情况下，在检测序列提取部331的处理之前，需要进行与第3实施方式的N-1维付里叶转换部225相同的付里叶转换处理。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-检测序列提取部>

下面说明检测信息提取部330a的检测序列提取部331的动作的详细情况。

通过以下步骤来实施检测序列提取部331的处理。

1)根据检测复数图案1501来构成大小为M₁×M₂×...×M_N-1的N-1维的复数排列。构成方式与上述第1实施方式的检测序列提取部221的步骤801)相同。

2)从在上述1)中获得的复数排列中依次一个一个地取出复数值，进行排列而获得复数数列。即，当用A[p₁，p₂，...，p_N-1](p_n≥0)表示复数排列时，

c₁＝A[0，0，…，0]

c₂＝A[1，0，…，0]

        .

        .

并且，设电子水印嵌入装置100的嵌入时使用的嵌入序列913的长度为L时，L’＝L/2。

3)根据输入的同步位移量1502使在上述2)中获得的复数数列的各要素的相位进行反向位移。即，当同步位移量1502为

[数77]

$\mathrm{\&Delta;t}=\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2\mathrm{\&pi;}}T$ 时，

[数78]

$c_1^{\&prime;}=c_1{e}^{-\mathrm{j\&Delta;\&theta;}}$

$c_2^{\&prime;}=c_2{e}^{-\mathrm{j\&Delta;\&theta;}}---\left(104\right)$

  .

  .

  .

4)从在上述3)中获得的复数数列中依次一个一个地取出复数值，分别将取出的复数值的实部、虚部作为单独的实数值进行排列。即，当用i”₁，i”₂，...，i”_L表示检测序列1521时，

[数79]

                              (105)

其中，

[数80]

是取出复数的各个实部、虚部的运算。

5)将获得的i”₁，i”₂，...，i”_L作为检测序列1521输出到相关值计算部332。

在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112中，如果进行了嵌入序列913的顺序的替换或者复数排列的要素的替换，则恢复该顺序，这一点与第1实施方式的检测序列提取部221相同。

并且，在使用第3实施方式的电子水印嵌入装置100进行电子水印的嵌入的情况下，在上述2)中取出第3实施方式的电子水印嵌入装置的复数排列生成部112中使用的范围内的要素的复数值进行排列。

<检测信息提取部的其他构成例>

另外，检测信息提取部330a也可以不使用最大值判定部333，仅由检测序列提取部331、相关值计算部332、检测信息再构成部334构成，通过执行如下处理来进行检测信息的提取。图50表示这种构成例。

在图50所示的检测信息提取部330b中，使用由同步检测部320获得最大复数相关值的嵌入序列再构成检测信息，并且根据由同步检测部320获得的同步位移量1502，重新计算用于评价该检测信息的可靠性的相关值。由此可更高速地进行电子水印的检测。

1)检测序列提取部331的处理与上述处理相同。

2)相关值计算部332不同于第1实施方式的相关值计算部222，取代计算与考虑到的所有嵌入序列的相关值，在同步检测部320中，将与在同步检测最大值判定部324的处理中判断为取最大的绝对值的复数相关值对应的嵌入序列存储在存储器(未图示)中，在相关值计算部332中计算仅与该嵌入序列的相关值。

通过该相关值是否大于规定的阈值，来判定是否可以进行具有可靠性的电子水印检测。

3)在检测信息再构成部334中，除去使用上述2)中使用的嵌入序列进行检测信息的再构成这一点之外，与第1实施方式的检测信息再构成部224相同。

<第5实施方式的特征>

根据本实施方式的电子水印检测装置300，即使在电子水印的检测中，电子水印的检测对象的信号同步错开的情况下，也能够使用电子水印信号本身来检测同步位移量。即，在N-1维空间内波普扩散后的嵌入序列利用相对于第N维的方向上的同步错位而受到相同的影响的情况，使用在N-1维空间内扩散的序列的复数相关值，从而可以容易且高速地进行可同步一致的电子水印的检测。

例如在视频信号的情况下，即便在时间方向上开始检测的帧错开的情况下，也能在不使用特别的同步一致的方法的情况下进行电子水印的检测。这在例如根据使用摄像机等再拍摄得到的视频来检测电子水印的情况下、或根据录像带等暂时转换为模拟数据的视频来检测电子水印的情况下等难以进行时间同步的使用状况下极为有效。

当通过摄像机或移动电话等的相机拍摄了显示于屏幕或TV上的视频的情况下，再现的帧速率与拍摄的帧速率没有同步，因而有时产生子帧的重新取样。结果其表示在子帧水平(短于1帧的间隔)下同步错开的状态。即使在这种状况下，也可以在时间解调中测定周期信号的相位，可如上所述地检测同步位移量。

特别地，根据本实施方式的电子水印检测装置，能够与逐次尝试位移量这样的逐个方法无关地通过计算来检测同步位移量，因而可以进行高速且高效的电子水印检测。另外，由于无需施加特别的同步一致信号，因而不会产生同步一致信号引起的信号恶化或电子水印的检测性能的恶化，可以进行品质较高、检测性能较高的电子水印检测。

另外，如果按照上述检测信息提取部的其他构成例那样构成检测信息提取部330b，则可以更加高速地检测电子水印。

[第6实施方式]

<相位调制>

下面说明本发明第6实施方式的电子水印嵌入装置。

本实施方式表示在第1实施方式的电子水印嵌入装置100中，使用周期信号的延迟来进行时间调制部130的调制处理的例子。

本实施方式的电子水印嵌入装置的结构与第1实施方式的电子水印嵌入装置100相同，仅时间调制部130不同。

并且，在本实施方式中，以第1实施方式为基础进行例示，然而除了时间调制部130之外的结构都可以使用其他实施方式的结构。例如在复数图案生成部110中，也可以使用第3实施方式的电子水印嵌入装置的复数图案生成部110b。

<电子水印嵌入装置-时间调制部>

图51表示本发明第6实施方式的时间调制部的构成例。

该图所示的时间调制部130c由周期信号生成部131、调制部136构成，输入嵌入复数图案921，输出嵌入图案922。

通过以下步骤来实施时间调制部130c进行的嵌入图案922的生成处理。

1)在周期信号生成部131中生成周期信号。生成的周期信号与第1实施方式的时间调制部130a的周期信号生成部131的周期信号的例子相同。

2)在调制部136中，按照输入的嵌入复数图案921的复数值，如下对在上述1)中生成的周期信号进行调制，获得N维嵌入图案922。

按照复数值的绝对值来确定周期信号的振幅。

按照复数值的偏角来使周期信号延迟。即，改变相位。

下面说明上述时间调制的具体例子。

调制部136的调制是如下进行的，即，按照N-1维复数图案921的每个位置，根据复数值将由周期信号生成部131生成的周期信号作为载波，通过进行QAM(正交振幅)调制，转换成N维图案。

其中，作为载波的周期信号不限于上述正弦波。

另外，当嵌入复数图案921的值都仅由实数值构成的情况下，可以按照该实数值来改变周期信号的相位，使周期信号的振幅恒定。

具体而言例如如下进行。

此时，通过P(x₁，x₂，...，x_N-1)来表示N-1维复数图案。此时，假定通过P_r、P_i来表示P的实部、虚部，则

[数81]

$P(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})=B(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})e^{\mathrm{j\&omega;\&tau;}(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1})}---\left(106\right)$

其中，j是虚数单位，ω是周期信号的基本频率的角速度。

在周期信号生成部131中生成周期信号f(t)。

通过f(t)对B、τ进行调制，通过下式获得N维图案M。

[数82]

M(x₁，x₂，…，x_N-1，t)＝B(x₁，x₂，…x_N-1)f(t-τ(x₁，x₂，…，x_N-1))      (107)

应该注意，与一般的QAM调制不同，基带信号P并非在时间方向上变动，而是在与时间方向正交的N-1维方向(例如视频信号的情况下为空间方向)上变动。

通过这种时间调制，N维的嵌入图案922的相位以根据N-1维空间上的位置而不同的方式进行扩散，从而电子水印检测时由于嵌入前信号912而显现的噪声分量的大小变得更小。

<第6实施方式的特征>

本实施方式的电子水印嵌入装置示出了第1实施方式的电子水印嵌入装置的时间调制部130a的不同构成例，具有与第1实施方式的电子水印的特征相同的特征。

尤其具有如下特征，在时间调制部130c中，对于在N-1维空间内波普扩散后的N-1维嵌入图案，在与其正交的第N维的方向上使用周期信号的相位和绝对值进行调制，从而对于在第N维的方向上施加的同步位移，在N-1维空间内带来相同的影响。

另外，在时间调制部130c中，在与时间方向正交的N-1维方向(例如视频信号的情况下为空间方向)上，使嵌入图案922的相位不同，例如是视频信号的情况下，可以防止产生不足最低的视频信号量子化值而实际没有嵌入电子水印的帧，可以有效地使用作为电子水印的传输路径的视频信号，并且可以增加对于专门改变电子水印振幅较大的帧这样的攻击的耐性。

另外，通过在嵌入图案N-1维空间上扩散相位，在相关计算的结果中由于嵌入前信号而显现的噪声分量的大小变得更小，结果可以进行可靠性更高的电子水印的嵌入、检测，另外，可以通过与现有同等程度的可靠性来进行品质恶化更少的电子水印的嵌入、检测。

[第7实施方式]

<时间轴复数频带嵌入>

下面说明本发明第7实施方式的电子水印嵌入装置。

本实施方式是根据不同的周期信号同时进行多个第1实施方式的电子水印嵌入装置100的电子水印嵌入，使用更长的波谱扩散序列对嵌入信息进行嵌入的例子。

图52表示本发明第7实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的构成例。

<电子水印嵌入装置>

图52所示的电子水印嵌入装置500由复数图案生成部510、时间调制部520、嵌入图案重叠部530构成，输入嵌入信息3111、嵌入前信号3112，输出嵌入完毕信号3113。

通过以下步骤来实施电子水印嵌入装置500的电子水印嵌入处理。

图53是本发明第7实施方式的电子水印嵌入装置的动作的流程图。

步骤1601)在复数图案生成部510中，根据输入的嵌入信息3111来生成多个嵌入复数图案3121。

各嵌入复数图案3121是由复数构成的N-1维图案，表示嵌入信息的内容。

后面将会叙述复数图案生成部510的动作的详细情况。

步骤1602)在时间调制部520中，根据由各复数图案生成部510生成的各嵌入复数图案3121，生成嵌入图案3122。

时间调制部520的动作与第1实施方式的时间调制部130相同。其中，在各时间调制部520中生成的周期信号分别为彼此正交的周期函数。例如也可以是基本频率各自不同的周期函数。

另外，也可以使用第1实施方式之外的实施方式中表示的时间调制部来作为时间调制部520。例如可以使用第2实施方式或第6实施方式的时间调制部。

如果使用第2实施方式的时间调制部130b作为时间调制部520，则可以通过一次付里叶转换来实施多个频率的时间调制的处理。

步骤1603)在嵌入图案重叠部530中，把由各时间调制部520生成的各嵌入图案3122重叠在输入的嵌入前信号3112上，输出嵌入完毕信号3113。

后面将会叙述嵌入图案重叠部530的动作的详细情况。

<电子水印嵌入装置-复数图案生成部>

下面说明上述复数图案生成部510的动作的详细情况。

图54表示本发明第7实施方式的复数图案生成部的构成例。

复数图案生成部510由嵌入序列生成部511、多个复数排列生成部512构成，输入嵌入信息3111，输出嵌入复数图案3121。

通过以下步骤来实施复数图案生成部510进行的嵌入复数图案生成处理。

图55是本发明第7实施方式的复数图案生成部的动作的流程图。

步骤1701)在嵌入序列生成部511中，根据输入的嵌入信息3111生成表示嵌入信息的数值的列，对其进行分割生成多个嵌入序列3211。

后面将会叙述嵌入序列生成部511的动作的详细情况。

步骤1702)在复数排列生成部512中，将由嵌入序列生成部511生成的各嵌入序列3213分配给N-1维复数排列上的要素的实部和虚部，生成嵌入复数图案3121。

每个复数排列生成部512的动作与第1实施方式的复数排列生成部112的动作相同。

另外，还可以根据第3实施方式的复数图案生成部110b来构成复数图案生成部510。即，也可以将通过与第3实施方式的N-1维逆付里叶转换部113相同的处理对由复数排列生成部512获得的图案还进行了付里叶转换的结果作为要嵌入的复数图案3121。

<电子水印嵌入装置-复数图案生成部-嵌入序列生成部>

在嵌入序列生成部511中，通过与第1实施方式的嵌入序列生成部111相同的步骤来生成嵌入序列，之后将嵌入序列分割成多个部分。例如通过与嵌入序列生成部111相同的步骤生成序列w＝{w₁，w₂，...，w_nL}时，设各嵌入序列3213w^[1]，w^[2]，...，w^[n]为

[数83]

w^[1]＝{w₁，w₂，…，w_L}

w^[2]＝{w_L+1，w_L+2，…，w_2L}   (108)

w^[N]＝{w_(n-1)L+1，w_(n-1)L+2，…，w_nL}

其中，n是分割的总数。

并且，虽然在此示出了将嵌入序列从起始起依次每规定数地分割的例子，然而只要通过预先确定的分割方法进行分割就可以任意分割。例如可以是

[数84]

w^[1]＝{w₁，w_n+1，…，w_(L-1)n+1}

w^[2]＝{w₂，w_n+2，…，w_(L-1)n+2}   (109)

w^[n]＝{w_n，w_2n，…，w_nL}

<电子水印嵌入装置-嵌入图案重叠部>

下面，说明嵌入图案重叠部530的动作的详细情况。

嵌入图案重叠部530的动作与第1实施方式的嵌入图案重叠部140大致相同，然而仅以下方面不同。

在嵌入图案重叠部530中，对于作为嵌入前信号3112输入的N维信号，通过将由各时间调制部520生成的N维的各嵌入图案3122相加来进行重叠，将重叠后的N维信号作为嵌入完毕信号3113输出。此时把多个嵌入图案3122全部相加进行重叠。另外，作为嵌入强度，也可以将各嵌入图案3122通过不同强度来强调进行重叠。例如当相对于进行嵌入的各嵌入图案3122的频带的恶化特性不同的情况下，可以分别使嵌入强度不同，通过相同的精度进行各嵌入图案的检测。

<电子水印检测装置>

本实施方式的电子水印检测装置600由多个同步检测部620、检测信息提取部630构成，输入嵌入完毕信号3113，输出检测信息3114。

通过以下步骤来实施电子水印检测装置600进行的电子水印检测处理。

图56是本发明第7实施方式的电子水印检测装置的动作的流程图。

步骤1801)在各时间解调部610中，进行时间轴方向的解调，获得检测复数图案3161。各时间解调部610的处理内容与第1实施方式的电子水印检测装置200的时间解调部210相同，然而按照每个时间解调部610分别使用在电子水印嵌入装置500的时间调制部520中使用的周期函数。

并且，在时间解调部610进行的时间调制处理之前，也可以对嵌入完毕信号3113进行前处理，这与第1实施方式的电子水印检测装置200相同。

另外，也可以使用第1实施方式之外的实施方式中表示的时间解调部来作为时间解调部610。例如可以使用第2实施方式的时间解调部210c。

当使用第2实施方式的时间解调部210c作为时间解调部610的情况下，可以通过一次付里叶转换来实施多个频率的时间解调处理。

步骤1802)在各同步检测部620中，根据由时间解调部610获得的各检测复数图案3161，在预先分别对嵌入完毕信号3113施加的时间轴(第N维的轴)方向上检测同步位移的大小，作为同步位移量3162输出。

同步检测部620的动作与第5实施方式的电子水印检测装置300的同步检测部320相同。

步骤1803)在检测信息提取部630中，根据由时间解调部610获得的各同步位移量3162来提取通过电子水印嵌入装置500嵌入的电子水印信息，作为检测信息3114输出。

后面将会叙述检测信息提取部630的动作的详细情况。

<电子水印检测装置-检测信息提取部>

下面详细说明检测信息提取部的动作。

图57表示本发明第7实施方式的检测信息提取部的结构。

该图所示的检测信息提取部630具有与第5实施方式的检测信息提取部330类似的结构，不同之处在于检测序列提取部631按照输入的各检测复数图案3161和各同步位移量3162来进行准备。

并且，在图57中为了易于理解其与图54的对应，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

检测信息提取部630进行的检测信息提取处理中，除去多个检测序列提取部631根据分别输入的检测复数图案3161和同步位移量3162来提取检测序列3313这一点、以及相关值计算部632的动作的详细情况之外，都与第5实施方式的检测信息提取部330的检测信息提取处理相同。

另外，也可以如第5实施方式所述的检测信息提取部330的其他构成例那样，不使用最大值判定部633，而使用在同步检测部320中获得最大的复数相关值的嵌入序列来再构成检测信息，并且根据在同步检测部320中获得的同步位移量，重新计算用于评价该检测信息的可靠性的相关值。

<电子水印检测装置-检测信息提取部-相关值计算部>

下面详细说明相关值计算部632的动作。

通过以下步骤来实施相关值计算部632的处理。

1)将由检测序列提取部631获得的各检测序列3313 i”^[1]，i”^[2]，...综合起来获得序列i”。即，

[数85]

${i\&prime;\&prime;}^{\left[k\right]}=\{i_1^{\&prime;\&prime;\left[k\right]},i_2^{\&prime;\&prime;}\left[k\right],...,i_L^{\&prime;\&prime;\left[k\right]}\}$ 时，

$i\&prime;\&prime;=\{i_1^{\&prime;\&prime;\left[1\right]},i_2^{\&prime;\&prime;\left[1\right]},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,i_L^{\&prime;\&prime;\left[1\right]},i_1^{\&prime;\&prime;\left[2\right]}{i}_2^{\&prime;\&prime;\left[2\right]},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,i_L^{\&prime;\&prime;\left[2\right]},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,i_1^{\&prime;\&prime;\left[n\right]}{i}_2^{\&prime;\&prime;\left[n\right]},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,i_L^{\&prime;\&prime;\left[n\right]}\}---\left(110\right)$

在此，i”的右上描述的[k]表示通过第k个检测序列提取部631从第k个检测复数图案3161获得的检测序列，n是所输入的检测复数图案3161的总数。并且，虽然在此示出了单纯连接各检测序列的例子，然而只要能与电子水印嵌入装置500的嵌入序列生成部511的嵌入序列分割方法对应，就可以以根据各检测序列预先确定的顺序取出值结合序列。例如可如下进行结合。

[数86]

$i\&prime;\&prime;=\{i_1^{\&prime;\&prime;\left[1\right]},i_1^{\&prime;\&prime;\left[2\right]},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,i_1^{\&prime;\&prime;\left[n\right]},i_2^{\&prime;\&prime;\left[1\right]}{i}_1^{\&prime;\&prime;\left[2\right]},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,i_2^{\&prime;\&prime;\left[n\right]},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,i_L^{\&prime;\&prime;\left[1\right]}{i}_L^{\&prime;\&prime;\left[2\right]},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,i_L^{\&prime;\&prime;\left[n\right]}\}---\left(111\right)$

2)以在上述1)中获得的序列i”为基础，通过与第5实施方式的电子水印检测装置300的相关值计算部322相同的处理，求出相关值3314。不过，应该注意，可认为是相关计算对象的嵌入序列是在电子水印嵌入装置500的嵌入序列生成部511中生成的，是被分割之前的序列w＝{w₁，w₂，...，2_nL}。

<同步位移量的综合带来的精度提高>

在同步检测部620中，根据按照每个检测复数图案3161获得的同步位移量3162，通过如下步骤来求出精度更高的同步位移量。

1)设各同步位移量3162为

[数87]

$\mathrm{\&Delta;}{t}_1=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_1}{2\mathrm{\&pi;}}{T}_1,$ $\mathrm{\&Delta;}{t}_2=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_2}{2\mathrm{\&pi;}}{T}_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;$

在此，T₁，T₂，...是各时间解调部610的周期信号的周期。

2)从Δt₁，Δt₂，...中选择一个最大的作为Δt_max。或者，也可以选择与周期最大的周期信号对应的Δt_i。

3)根据Δt_i，T_i，Δt_max，对各i考虑下面的方程式求出n_i。

[数88]

Δt_i+n_iT_i＝Δt_max   (112)

4)将最接近各n_i的整数值分别设为n’_i。

5)使用n’_i求出下述Δt’_i。

[数89]

$\mathrm{\&Delta;}{t}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;t}}_i+n_i^{\&prime;}{T}_i---\left(113\right)$

这相当于按照每个周期信号与Δt_max的位置一致地，将第n’_i周期的位置的第N维轴向上的位移量作为Δt’_i求出。

图58表示使用2个周期信号时的上述计算的情形。在该图中，对周期6的周期信号1获得Δθ₁＝5π/3、对周期4的周期信号2获得Δθ₂＝π/2，用白圈来表示。此时Δt₁＝5、Δt₂＝1。另外，用黑圈表示Δt₂+T₂，Δt₂+2T₂的位置。选择Δt₁作为Δt_max，通过上述步骤3)、4)获得n’₂＝1。这表示2个黑圈中左侧黑圈的位置上，2个周期信号彼此的相位在Δθ₁、Δθ₂的点重合。结果获得Δt’₂＝Δt₂+n’₂T₂＝5。

并且，对于与选作Δt_max的周期信号对应的i，n’_i＝1。

6)求出如上获得的Δt_i’的平均值，作为整体的位移量Δt。

[数90]

$\mathrm{\&Delta;t}=\frac{1}{k}\underset{r=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&Delta;t}}_i^{\&prime;}---\left(114\right)$

其中，k是周期信号的个数。

图58的例子中示出了各同步位移量的检测中没有误差时的示例，然而各同步位移量的检测中有误差的情况下n_i可能不为整数。通过上述步骤4)将n’_i作为整数求出，最后求出Δt’_i的平均值，从而求出考虑到误差的第N维的轴上的位移量的最相似值。

另外，在求出Δt’_i的平均值时，例如可以无视位置明显错开的位移量。由此，例如可以考虑除去对与特定的周期信号对应的频率施加攻击，不能成功地检测根据检测复数图案3161获得的同步位移量的情况。

7)由于Δt是高精度地求出了实际的第N维方向上的位移量的值，因此之后重新求出各周期信号的同步位移量

[数91]

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&OverBar;}{t}}_i=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&theta;}}}_i}{2\mathrm{\&pi;}}{T}_i$

[数92]

如上所述根据按照每个检测复数图案3161获得的同步位移量3162，高精度地求出第N维方向上的位移量，使用该位移量重新求出同步位移量，从而可以计算更高精度的同步位移量，结果可以提高电子水印的检测精度。

<第7实施方式的特征>

根据本实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置，通过使用多个频带可以将信息长度更长的嵌入信息作为电子水印进行嵌入。

另外，通过将各个别地进行同步一致而获得的结果的检测序列最终作为整体计算相关值，评价检测可靠性，从而与个别地进行电子水印的嵌入、检测相比，很明显可以更加正确地提高整体的检测结果的可靠性。

另外，可以使波谱扩散序列长度变得更长，可以进行可靠性更高的电子水印嵌入。对此进行如下说明。

根据上述文献“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宫武隆，《关于帧重叠型动态图像电子水印的检测性能评价的一个考察》，信息科学技术研讨会，FIT2005，J-029，2005”，使用波谱扩散和相关计算的电子水印的情况下，表示在电子水印的伪阳性意义下的检测可靠性的检测评价值与波谱扩散的序列长度的平方根成比例变大。另一方面，如本实施方式那样重叠在多个频带上嵌入电子水印时，为了抑制整体的信号恶化而需要减少每个频带的水印信号的能量。即，在不改变信号恶化的程度的情况下(例如不改变PSNR的值)，在n个频带进行复用时，每个水印信号的能量与嵌入到单独的频带的情况相比，成为1/n，振幅为

这与每个嵌入强度为

的情况等同。

根据上述文献“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宫武隆，《关于帧重叠型动态图像电子水印的检测性能评价的一个考察》，信息科学技术研讨会，FIT2005，J-029，2005”，当嵌入强度为

时，对于水印而言如果作为噪声的原图分量足够小，则电子水印的检测评价值与嵌入强度无关地恒定(在该文献的图1中α变大的极限、即嵌入强度与原图分量相比足够大时，E[ρ]向

渐进)。另外，对于水印而言如果作为噪声的原图分量足够大，则电子水印的检测评价值为

(在该文献的图1中α变小的极限、即嵌入强度与原图分量相比足够小时，E[ρ]接近通过原点的直线)。

结果，当在n个频带上进行复用的情况下，与嵌入到单独的频带中的情况相比，如果对于水印而言作为噪声的原图分量足够小，则电子水印的检测评价值与波谱扩散的序列长度的平方根成比例地增大；即使对于水印而言作为噪声的原图分量足够大，最差的情况也就是电子水印的检测评价值不变化，整体上检测评价值变大，结果可进行可靠度较高的检测。

另外，如果采用根据按照每个检测复数图案3161获得的同步位移量3162来高精度地求出第N维方向上的位移量，使用该位移量重新求出同步位移量的方法，则可以计算精度更高的同步位移量，可以提高电子水印的检测精度，反之如果是同等程度的检测精度，则可以减弱电子水印的嵌入，能够实现品质恶化较少的电子水印。

另外，如果使用本发明第2实施方式的时间调制部130b和时间解调部210c、210d作为时间调制部520和时间解调部610，则可以通过一次付里叶转换来实施多个频率的时间调制、时间解调，可进行更高速的处理。

[第8实施方式]

<时间复用嵌入>

下面说明本发明第8实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置。

本实施方式是使用第5实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置，对输入前信号嵌入基于同步图案和后续的多个嵌入信息的嵌入图案，检测同步位移量来高效地嵌入大量的嵌入信息进行检测的例子。

<电子水印嵌入装置>

本实施方式的电子水印嵌入装置具有与第1实施方式的电子水印嵌入装置100相同的结构，其中复数图案生成部110的动作的一部分不同。

通过以下步骤来实施本实施方式的电子水印嵌入装置100进行的电子水印嵌入处理。

图59是本发明第8实施方式的电子水印嵌入装置的动作的流程图。

步骤1901)在复数图案生成部110中根据输入的嵌入信息911来生成嵌入复数图案921。此时按照时间调制部130的周期信号生成部131生成的周期信号的每个周期，按照嵌入复数图案921根据嵌入信息而变化的方式进行生成。

后面将会叙述复数图案生成部110的动作的详细情况。

步骤1902)在时间调制部130中，根据由复数图案生成部110生成、储存在第1存储部150中的复数图案921来生成嵌入图案922，储存在第2存储部160中。

时间调制部130的动作中，除去按照复数图案生成部1110生成的嵌入复数图案921，嵌入图案922在每个周期进行变化这一点之外，都与第1实施方式的时间调制部130的动作相同。

并且，对于时间调制部130而言，也可以使用其他实施方式的时间调制部。例如既可以使用第2实施方式的时间调制部130b，也可以使用第6实施方式的时间调制部130c。

步骤1903)在嵌入图案重叠部140中，将由时间调制部130生成、储存在第2存储部160中的嵌入图案922重叠在输入的嵌入前信号912上，输出嵌入完毕信号923。

嵌入图案重叠部140的动作与第1实施方式相同。

<电子水印嵌入装置-复数图案生成部>

下面说明复数图案生成部110c的动作的详细情况。

图60表示本发明第8实施方式的复数图案生成部的构成例。

复数图案生成部110c由嵌入序列生成部117、复数排列生成部116、嵌入信息分割部114、同步序列生成部115构成，输入嵌入信息911，输出嵌入复数图案921。

通过以下步骤来实施复数图案生成部110c进行的嵌入复数图案生成处理。

图61是本发明第8实施方式的复数图案生成部的动作的流程图。

步骤2001)在同步序列生成部115中，生成预先确定的作为同步一致用的数值的列的同步序列917。

后面将会叙述同步序列生成部115的动作的详细情况。

步骤2002)在嵌入信息分割部114中，将输入的嵌入信息911分割为多个部分嵌入信息916。分割的方法可任意。例如可以从嵌入信息911之前起依次按照每K比特进行分割。

步骤2003)在嵌入序列生成部117中，根据由嵌入信息分割部114获得的部分嵌入信息916，生成作为表示嵌入信息的数值的列的嵌入序列913。

嵌入序列生成部117的动作中，除去对多个部分嵌入信息916分别生成嵌入序列913这一点之外，都与第1实施方式的嵌入序列生成部111相同。

步骤2004)在复数排列生成部116中，分别将由同步序列生成部115生成的同步序列917和由嵌入序列生成部117生成的各嵌入序列913分配给N-1维的复数排列上的要素的实部和虚部，生成多个嵌入复数图案921。

后面将会叙述复数排列生成部116的动作的详细情况。

<电子水印嵌入装置-复数图案生成部-同步序列生成部>

在同步序列生成部115中，通过如下处理来生成同步序列115。

同步序列115是在电子水印检测装置中用于同步一致的值的列，是使用伪随机数列以不与其他嵌入序列重复的方式形成的。即，当伪随机数列SPN＝{SPN₁，SPN₂，...，SPN_L}(L是序列的长度)时，可以按照

s＝SPN＝{SPN₁，SPN₂，…，SPN_L}  (116)

来确定s＝{s₁，s₂，...s_L}。

<电子水印嵌入装置-复数图案生成部-复数排列生成部>

复数排列生成部116的动作与第1实施方式的电子水印嵌入装置的复数排列生成部112类似，然而不同之处在于，构成分别与同步序列917和多个嵌入序列913对应的复数排列，将其按照时间调制部130的周期信号生成部131生成的周期信号的每个周期，以顺序替换的方式来生成嵌入复数图案921。

复数排列生成部116通过如下处理来生成嵌入复数图案921。

1)通过与第1实施方式的电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112相同的步骤，生成基于由同步序列生成部115生成的同步序列917的嵌入复数图案SP。

2)通过与第1实施方式的电子水印嵌入装置100的复数排列生成部112相同的步骤，生成基于由嵌入序列生成部117生成的各嵌入序列913的嵌入复数图案A₁，A₂，...，A_k。其中，k是由嵌入序列生成部117生成的嵌入序列913的数目、即嵌入信息分割部114中的信息的分割数。

3)按照时间调制部130的周期信号生成部131生成的周期信号的每个周期，按照下面的顺序重复输出嵌入复数图案。

SP，SP，A₁，A₂，…，A_k，SP，SP，A₁，A₂，…，A_k，…

                                                       (117)

末尾的...表示对整体同样地进行重复。

在此，虽然对基于同步序列917的嵌入复数图案SP重复2次进行输出，然而也可以重复3次以上。这种情况下，当然可以设想在电子水印检测装置中重复多次来进行电子水印的检测。

根据这样生成的嵌入复数图案921来生成嵌入图案，将其重叠在嵌入前信号上，从而通过时分方式对嵌入信息进行嵌入。

图62表示通过时分方式来连续嵌入多个信息的例子。如该图所示，根据各嵌入复数图案生成的嵌入图案连接起来重叠于嵌入前信号上。

<电子水印检测装置>

图63表示本发明第8实施方式的电子水印检测装置的构成例。

该图所示的电子水印检测装置700由嵌入完毕信号分割部710、同步时间解调部720、同步检测部730、同步完毕信号分割部740、时间解调部750、检测信息提取部760、图案存储部770构成，输入嵌入完毕信号923，输出检测信息3812。

并且，在图63中为了易于理解其与图10的对应，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

通过以下步骤来实施电子水印检测装置700进行的电子水印检测处理。

图64是本发明第8实施方式的电子水印检测装置的动作的流程图。

步骤2101)在嵌入完毕信号分割部710中，输入与电子水印嵌入装置100的时间调制部130的周期信号的周期相同长度的嵌入完毕信号923，获得部分嵌入完毕信号3816。

步骤2102)在同步时间解调部720中，对于在步骤2101中分割的部分嵌入完毕信号3816，通过与第1实施方式的电子水印检测装置的时间解调部210相同的步骤来解调为复数图案，将其作为同步复数图案3813。

并且，对于同步时间解调部720，也可以为与本发明其他实施方式中的时间解调部相同的动作。例如可以与第2实施方式的时间解调部210c的动作相同。

步骤2103)在同步检测部730中，对于在步骤2102中获得的同步复数图案3813，通过与第5实施方式的电子水印检测装置300的同步检测部320同样的步骤来求出同步位移量3814。

在同步检测部730中没有求出同步位移量的情况下，返回步骤2101，对1个周期之后的嵌入完毕信号重复进行处理。

后面将会叙述同步检测部730的动作的详细情况。

步骤2104)在同步完毕信号分割部740中，从使嵌入完毕信号923位移在步骤2103中获得的同步位移量3814的量的位置起，按照与电子水印嵌入装置100的时间调制部130的周期信号的周期相同的长度来分割嵌入完毕信号923，获得由电子水印嵌入装置100的嵌入信息分割部114分割后的嵌入信息数目的同步完毕部分信号3817。

后面将会叙述同步完毕信号分割部740的动作的详细情况。

步骤2105)在时间解调部750中，对于在步骤2104中分割的各同步完毕部分信号3817，通过与第1实施方式的电子水印检测装置200的时间解调部210相同的步骤解调为复数图案，将其作为检测复数图案3815，储存在图案存储部770中。

并且，时间解调部750也可以进行与本发明其他实施方式的时间解调部相同的动作。例如也可以与第2实施方式的时间解调部210c的动作相同。

步骤2106)在检测信息提取部760中，对于在步骤2105中获得的各检测复数图案3815，通过与第1实施方式的电子水印检测装置200的检测信息提取部220相同的步骤来获得各检测信息，由此连接各检测信息，输出整体的检测信息3812。

后面将会叙述检测信息提取部760的动作的详细情况。

<电子水印检测装置-同步检测部>

下面说明同步检测部730的动作的详细情况。

同步检测部730的动作与第5实施方式的电子水印检测装置300的同步检测部320相同，然而以下方面不同。

在第5实施方式的复数相关值计算部322中，相对于计算与根据设想的嵌入序列而构成的复数序列之间的复数相关，在本实施方式的复数相关值计算部322中，计算与根据由电子水印嵌入装置110c的同步序列生成部115生成的同步序列917而构成的复数序列之间的复数相关。

另外，在同步检测最大值判定部324中，当绝对值1513的值没有超过规定的阈值的情况下，判断为无法检测同步图案，不输出同步位移量1502。

如上所述对于由嵌入完毕信号分割部710依次1个周期1个周期地切取的嵌入完毕信号，重复进行处理直到求出同步位移量3814，依次扫描嵌入完毕信号直到找到同步序列为止。

此时，如图62所示，重复2次由同步序列构成的嵌入图案(图62的“同步图案”)，因而即使从没有预先获得同步的任何定时起开始处理，仅通过进行每1个周期的处理来使某个周期的同步图案循环，因而可以检测同步图案。

此时，例如在视频信号等情况下，无需每错开1帧就搜索同步图案，可以1个周期1个周期地进行处理，因而可以高效地搜索同步图案。

图65表示该情况。

<电子水印检测装置-同步完毕信号分割部>

下面详细说明同步完毕信号分割部740的动作。

同步完毕信号分割部740中，根据由同步检测部730获得的同步位移量3814，从使同步一致的位置起1个周期1个周期地分割嵌入完毕信号923。

即，对嵌入完毕信号923漏读同步位移量3814

[数93]

$\mathrm{\&Delta;t}=\frac{\mathrm{T\&Delta;\&theta;}}{2\mathrm{\&pi;}}$

的量，或者对嵌入完毕信号923回数T-Δt的量进行分割，则可以通过与嵌入图案具有同步的形式来1个周期1个周期地切取。

并且，通过同步图案的检测定时，可能具有由同步完毕信号分割部740分割后的起始的同步完毕部分信号3817属于嵌入有同步序列的区间的情况、以及属于嵌入有第1个嵌入序列的区间的情况，然而对此可以通过尝试对各区间再次检测同步序列或相应的嵌入序列来容易地进行判断。

这样，可将与各嵌入序列对应的区间分别作为同步完毕部分信号3817进行切取。

<电子水印检测装置-检测信息提取部>

下面表示检测信息提取部760的构成例。

图66是本发明第8实施方式的检测信息提取部的构成例。

检测信息提取部760由检测序列提取部761、相关值计算部762、最大值判定部763、检测信息再构成部764、检测信息连接部765构成，输入检测复数图案3815，输出检测信息3812。

并且，在该图中为了易于理解其与图60的对应，请注意采用的是信息从下到上地流动的结构。

通过以下步骤来实施检测信息提取部760进行的检测信息提取处理。

图67是本发明第8实施方式的检测信息提取部的动作的流程图。

步骤2201)在检测序列提取部761、相关值计算部762、最大值判定部763、检测信息再构成部764的各部中，通过与第1实施方式的电子水印检测装置200的检测信息提取部220的对应各部的动作相同的处理来获得部分检测信息3615。

其中，不同之处在于，按照输入的每个检测复数图案3815来分别进行处理，检测信息再构成部764输出多个部分检测信息3615。

步骤2202)在检测信息连接部765中，连接由检测信息再构成部764获得的多个部分检测信息3615，构成检测信息3812将其输出。

多个部分检测信息3615的连接是与电子水印嵌入装置的嵌入信息分割部114的分割处理相反的处理。例如在嵌入信息分割部114中从嵌入信息911之前依次每K比特地进行分割的情况下，也可以依次连接部分检测信息3615。

<电子水印检测装置的其他构成例>

在上述例子中，示出了同步完毕信号分割部740一个周期一个周期地分割嵌入完毕信号的例子，然而在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部116中，重复4次以上嵌入与同步序列对应的嵌入复数图案的情况下，也可以在同步完毕信号分割部740中每多个周期地分割嵌入完毕信号。

在上述例子中，示出了嵌入完毕信号分割部710一个周期一个周期地分割嵌入完毕信号923的例子，然而在电子水印嵌入装置100的复数排列生成部116中，与各嵌入序列对应的嵌入复数图案在如下以持续多次重复的方式而生成的情况下，也可以在嵌入完毕信号分割部710中，在判断出重复内的起始位置的基础上，每多个周期地分割嵌入完毕信号。

SP，SP，SP，SP，A₁，A₁，A₂，A₂，…，A_k，A_k，SP，SP，…

                                                                    (118)

为了判断重复内的起始位置，通过同步位移量3814已经明确1个周期的开始点，因而通过按照1个周期量地切取的每个区间尝试检测同步序列或者相应的嵌入序列，从而可以容易地进行判断。

<第8实施方式的特征>

根据本实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置，通过按照时分方式嵌入按照信号的每个区间而不同的部分嵌入信息，从而可以把大量的嵌入信息嵌入信号中。

在电子水印检测中，由于可容易地实施1个周期开始点的同步一致，因而可与依次尝试位移量这样的逐个方法、即例如在视频信号的情况下按照每帧错开对同步信号进行匹配来搜索的方法无关地，高效且高速地进行同步一致，检测电子水印。

另外，作为本实施方式的电子水印嵌入装置的变形例，可以把同步序列重叠在各嵌入序列中。即，把根据同步序列生成的嵌入图案与根据各嵌入序列生成的嵌入图案相加，如下进行嵌入。

SP+A₁，SP+A₂，SP+A₃，…，SP+A_k，SP+A₁，…

如上进行嵌入的情况下，在检测同步序列时的步骤2101中，不把嵌入完毕信号923分割成与周期信号的周期相同的长度，而可使用足够用于检测同步序列的量的嵌入完毕信号来高精度地检测同步序列。可根据此后获得的同步位移量分割嵌入完毕信号，检测各嵌入序列，这与前面所述的相同。

[第9实施方式]

<正交转换区域嵌入>

下面说明第9实施方式的电子水印嵌入装置。

本实施方式表示第1实施方式的电子水印嵌入装置的其他构成例。

<电子水印嵌入装置>

图68表示本发明第9实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的构成例。

本实施方式的电子水印嵌入装置800由复数图案生成部810、嵌入图案重叠部820、嵌入前信号转换部830、嵌入完毕信号逆变部840、第1存储部850构成，输入嵌入信息911、嵌入前信号912，输出嵌入完毕信号923。

下面说明电子水印嵌入装置800的动作。

通过以下步骤来实施电子水印嵌入装置800进行的电子水印嵌入处理。

图69是本发明第9实施方式的电子水印嵌入装置的动作的流程图。

步骤2301)在复数图案生成部810中，根据输入的嵌入信息911来生成嵌入复数图案4021，储存在第1存储部850中。

复数图案生成部810的处理与第1实施方式的电子水印嵌入装置100的复数图案生成部110相同。

步骤2302)从嵌入前信号912输入规定的区间T的长度的信号。

步骤2303)在嵌入前信号转换部830中，按照在步骤2302中获得的区间的位置(x₁，x₂，...，x_N-1)进行1维离散付里叶转换，进行频率分解，获得转换完毕嵌入前信号4022。

后面将会叙述嵌入前信号转换部830的动作的详细情况。

步骤2304)在嵌入图案重叠部820中，对于在步骤2303中获得的转换完毕嵌入前信号4022，重叠在步骤2301中获得的嵌入复数图案4021，获得逆变前嵌入完毕信号4023。

后面将会叙述嵌入图案重叠部820的动作的详细情况。

步骤2305)在嵌入完毕信号逆变部840中，对于在步骤2304中获得的逆变前嵌入完毕信号4023，按照每个位置(x₁，x₂，...，x_N-1)进行1维离散逆付里叶转换，获得嵌入完毕信号923。

后面将会叙述嵌入完毕信号逆变部840的动作的详细情况。

步骤2306)重复上述步骤2302～2305直到完全结束对嵌入前信号912的处理为止。

<电子水印嵌入装置-嵌入前信号转换部>

下面详细说明嵌入前信号转换部830的动作。

在嵌入前信号转换部830中，对从嵌入前信号912取出的区间T的信号进行1维离散付里叶转换，进行频率分解。

下面具体使用式子来说明。

设嵌入前信号912为I(x₁，x₂，...，x_N-1，t)。

如下对I(x₁，x₂，...，x_N-1，t)进行1维离散付里叶转换，获得η(x₁，x₂，...，x_N-1，u)。

[数94]

$\mathrm{\&eta;}(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},u)=\frac{1}{\sqrt{T}}\underset{i=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}I(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},t)e^{-j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T}\mathrm{ut}}---\left(119\right)$

其中，T是预先确定的规定的标本数。

将η(x₁，x₂，...，x_N-1，u)作为转换完毕嵌入前信号4022输出。

<电子水印嵌入装置-嵌入图案重叠部>

下面详细说明嵌入图案重叠部820的动作。

在嵌入图案重叠部820中，对于由嵌入前信号转换部830获得的N维转换完毕嵌入前信号4022的、与特定频率对应的N-1维平面部分，将由复数图案生成部810生成的N-1维嵌入复数图案4021相加，从而进行重叠，把包含重叠结果的频率在内的整体的N维信号作为逆变前嵌入完毕信号4023输出。

下面具体使用式子来说明。

设由嵌入前信号转换部830获得的转换完毕嵌入前信号4022为η(x₁，x₂，...，x_N-1，u)，由复数图案生成部810获得的嵌入复数图案4021为P(x₁，x₂，...，x_N-1)，设生成的逆变前嵌入完毕信号4023为η’(x₁，x₂，...，x_N-1，u)。

[数95]

                                                (120)

其中，*表示复数共轭，u₀是预先确定的频率、U是频率标本的数量。即，在此，u＝u₀和u＝U-u₀是作为与频率u₀对应的N-1维平面而选择的。并且，u＝u₀和u＝U-u₀时赋予P的共轭复数是由于离散逆付里叶转换后获得的信号为实数值。

另外，α是强度参数，其可以构成为按照根据嵌入前信号912的整体或者部位计算出的特征量而变化，这一点与第1实施方式的嵌入图案重叠部140的情况相同。

另外，当嵌入前信号912的大小大于嵌入复数图案4021的大小的情况下，可以以重复嵌入复数图案4021的方式来进行相加，这一点也与第1实施方式的嵌入图案重叠部140的情况相同。

另外，在重叠嵌入复数图案之前，还可以使嵌入复数图案4021放大多倍、或放大到与嵌入前信号912的大小对齐，这一点也与第1实施方式的嵌入图案重叠部140的情况相同。

另外，在重叠嵌入复数图案之前，可以通过N-1维离散付里叶转换对实际进行重叠的成为u＝u₀和u＝U-u₀的转换完毕嵌入信号4022的部分进行转换，然后进行重叠，进而通过N-1维离散逆付里叶转换进行逆变。

在进行N-1维离散付里叶转换的情况下，可以与嵌入前信号转换部830的1维离散付里叶转换一致地，作为1次N维离散付里叶转换进行处理。另外，同样可使N-1维离散逆付里叶转换与后述的嵌入完毕信号逆变部840的1维离散逆付里叶转换一致地，作为1次N维离散逆付里叶转换进行处理。其中，通过如上所述分别个别地实施1维离散付里叶转换和N-1维离散付里叶转换、1维离散逆付里叶转换和N-1维离散逆付里叶转换，从而仅对实际进行重叠的u＝u₀和u＝U-u₀的N-1维平面进行N-1维离散付里叶转换、离散逆付里叶转换即可，因而具有可高速进行处理的优点。

<嵌入完毕信号逆变部>

下面详细说明嵌入完毕信号逆变部840的动作。

在嵌入完毕信号逆变部840中，按照每个位置(x₁，x₂，...，x_N-1)对逆变前嵌入完毕信号4023进行1维离散逆付里叶转换，获得嵌入完毕信号923。

下面具体使用式子来说明。

设逆变前嵌入完毕信号4023为η’(x₁，x₂，...，x_N-1，u)。

如下对η’(x₁，x₂，...，x_N-1，u)进行1维离散逆付里叶转换，获得I’(x₁，x₂，...，x_N-1，t)。

[数96]

$I\&prime;(x_1,x,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},t)=\frac{1}{\sqrt{U}}\underset{u=0}{\overset{U-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&eta;}\&prime;(x_1,x_2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{N-1},u)e^{-j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{U}\mathrm{ut}}---\left(121\right)$

<第9实施方式的特征>

根据本实施方式的电子水印嵌入装置，可以对具有与第1实施方式的电子水印嵌入装置相同的特征的电子水印进行嵌入。

另外，通过与第7实施方式相同的方法，在复数图案生成部810中生成多个复数图案，在嵌入图案重叠部820中把各复数图案同与转换完毕嵌入前信号4022的多个频率对应的N-1维平面部分相加，从而可对具有与第7实施方式的电子水印嵌入装置相同的特征的电子水印进行嵌入。

[其他实施方式]

下面作为本发明的其他实施方式，表示可与各实施方式进行组合的构成例。

<检测时粗滤器的使用>

在第1至/和第8的各实施方式中，将正弦波用作周期信号的情况下，嵌入有电子水印的是第N维方向(例如视频信号的情况下为时间方向)的单一频率。即使在使用其他周期信号的情况下，该基本频率也最为重要。在电子水印检测装置进行检测之前，通过对嵌入完毕信号进行强调相应频率的过滤处理，从而可以高精度地进行电子水印的检测。

作为滤波器的例子，也可以使用FIR滤波器或IIR滤波器等数字滤波器来构成强调特定频带的带通滤波器。另外，可以使用把超过规定阈值或者低于规定阈值的信号值控制到该阈值的限幅滤波器、或把超过规定阈值或者低于规定阈值的信号值视作0的ε滤波器等非线性滤波器，从而可以进行在高效除去对于原图分量等电子水印而言的噪声分量的同时残留电子水印分量的滤波处理。

另外，在本发明的第7实施方式中，使用多个周期信号利用多个频带来嵌入电子水印，然而在对各周期信号进行时间解调的处理之前，也可以分别使用具有与各周期信号一致的特性的滤波器来进行滤波处理。

尤其在本发明中使用第N维方向的单一频率进行电子水印的嵌入，因而即使使用不具有直线相位特性且相位特性较差的滤波器也不会对检测性能产生影响。因而可使用IIR滤波器那样虽然相位特性较差但具有较少的TAP数且敏锐的频率特性、可进行高速处理的滤波器，可高速地执行高精度的电子水印检测处理。

<对于嵌入完毕信号的处理>

在本发明的各实施方式中，例如在图10、图52、图68等中，描述成把从电子水印嵌入装置输出的嵌入完毕信号直接输入到电子水印检测装置，然而当然也可以在对嵌入完毕信号进行压缩、编码、发布、编辑、改变等基础上，输入到电子水印检测装置中。另外，当然还可以使用摄像机、移动电话的相机、使用胶片的相机等拍摄单元，对把嵌入完毕信号暂时记录在磁介质(例如VTR、DVD、floppy(注册商标)盘、CD、HDD等)或其他介质(胶片等)中、或通过网络传输、或使用光学设备进行再现(例如作为电影在屏幕上放映、通过CRT、液晶或等离子体等显示器进行显示等)的内容进行再拍摄。

<时间调制处理>

在本发明的各实施方式中，为了方便起见称为“时间调制部”、“时间解调部”，然而其在实际的信号中未必一定需要进行时间轴方向上的调制，只要是与原来的N-1维正交的维数就可以是不同维数方向的调制。

例如把电子水印嵌入到由2维信号构成的图像信号中的情况下，可以将在图像的横向定义的1维复数排列构成为N-1维嵌入复数图案，对其在纵向上调制，获得2维嵌入图案。当然也可以替换纵横。

另外，例如把电子水印嵌入到空间方向(X，Y)2维和时间方向1维合计3维的视频信号的情况下，把在图像的横向和时间方向定义的2维复数排列构成为N-1维嵌入复数图案，对其在纵向上调制，获得3维嵌入图案。当然也可以替换纵横。

另外，在本发明的各实施方式中，对作为输入信号的嵌入前信号以N维信号为例进行了说明，然而也可以构成为对M(>N)维输入信号重复进行N维的嵌入。

例如对于空间方向(X，Y)2维和时间方向1维合计3维的视频信号的输入，按照视频的每个帧图像视作2维信号，如上构成对横向的1维复数排列在纵向上进行调制后的2维嵌入图案来进行嵌入，对所有的帧重复实施该处理，从而进行电子水印的嵌入。在检测电子水印时，既可以按照每个帧进行处理，也可以对重叠有各帧图像的信号进行处理。

<错误改正码等的使用>

在本发明的各实施方式中，既可以在嵌入序列生成部的嵌入信息的处理之前，使用错误改正码对嵌入信息进行编码，反之，也可以在输出检测信息之前对错误改正码进行解码。

<N-1维的正交转换>

在本发明的第3实施方式中，作为对于N-1维逆付里叶转换部113、N-1维付里叶转换部225的N-1维复数图案的正交转换的例子，使用离散付里叶转换进行了说明，然而也可以使用根据离散付里叶转换之外的复数来进行复数转换的正交转换方法。

并且，为了可在对第N维方向的同步位移进行了正交转换的区域上正确进行处理，只要是可保存通过第N维方向的同步位移而产生的系数e^jΔθ的转换即可，由于正交转换是线形转换，因而该条件在正交转换的时点已经得到满足。

<1维线形转换>

另外，在第2实施方式中，作为时间调制部130b中的1维转换的例子，使用离散付里叶转换进行了说明，然而只要是根据离散付里叶转换之外的复数进行复数转换的线形转换方法，即，在基线具有满足下述条件的周期函数、存在逆变的线形转换方法，就可以是任意的方法。

另外，同样地在本发明的第9实施方式中，作为嵌入前信号转换部830和嵌入完毕信号逆变部840的1维转换的例子，使用1维离散付里叶转换和1维离散逆付里叶转换进行了说明，然而只要是根据离散付里叶转换之外的复数进行复数转换的线形转换方法，即，在基线具有满足下述条件的周期函数、存在逆变的线形转换方法，就可以是任意的方法。

条件：

1)对1周期量进行积分的结果为0。

2)自相关函数不具有敏锐的峰值。

关于这些条件的详细情况，与作为周期信号的例子已经描述的内容相同。

例如可以进行如下的线形转换。

考虑

[数97]

向量x∈Cⁿ到向量y∈Cⁿ

的线形转换，设表示转换的转换矩阵为A。在此，C表示复数整体的集合。

[数98]

$\stackrel{\&OverBar;}{y}=A\stackrel{\&RightArrow;}{x}---\left(122\right)$

在此，

$\stackrel{\&RightArrow;}{x}=(x_1,x_2\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;x_n)---\left(123\right)$

$\stackrel{\&RightArrow;}{y}=(y_1,y_2\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;y_n)---\left(124\right)$

$A=\left(\begin{array}{cccc}{a}_{\mathrm{0,0}}& a_{\mathrm{0,1}}& & a_{0,n-1}\\ \&CenterDot;& & & \\ \&CenterDot;& & & \\ \&CenterDot;& & & \\ a_{i,0}& a_{i,1}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& a_{i,n-1}\\ \&CenterDot;& & & \\ \&CenterDot;& & & \\ \&CenterDot;& & & \\ a_{n-\mathrm{1,0}}& a_{n-\mathrm{1,1}}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& a_{n-1,n-1}\end{array}\right)---\left(125\right)$

此时将f(t)作为满足上述条件的周期n的周期函数，可以是由满足

[数99]

$a_{\mathrm{ik}}=f\left(\mathrm{ik}\right)+\mathrm{jf}(\mathrm{ik}-\frac{n}{4i})---\left(126\right)$

的转换矩阵A表示的线形转换。在此，j是虚数单位。

f(t)也可以是图4A～4C所示的(图4A)(a)正弦波、(图4B)(b)三角波、(图4C)(c)矩形波。

<作为同步一致信号的使用>

在本发明的第5实施方式中，示出了使用表示嵌入信息的嵌入图案本身检测时间方向的同步位移量的方法，然而也可以将本发明的同步位移量与任意的电子水印方法进行组合来使用。即，与基于任意的电子水印方法的电子水印嵌入一并使用本发明的电子水印嵌入方法，以嵌入专用的同步一致信号的方式来构成电子水印嵌入装置，也可以构成电子水印检测装置，使得在使用本发明的同步位移量检测方法根据该同步一致信号进行同步一致后，使用任意的电子水印检测方法检测嵌入信息进行输出。

另外，也可以使用于嵌入同步序列的周期信号的周期成为用于嵌入嵌入序列的周期信号的周期的整数倍。

<其他>

还可以适当组合使用本发明各实施方式所示的结构。

另外，可以把上述各实施方式的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的各构成要素的动作构筑为程序，安装到计算机中使其执行，或者通过网络进行流通。

另外，还可以将构筑的程序储存在硬盘、软盘/CD-ROM等可移动的存储介质中，安装于计算机中或进行发布。

如上所述，根据本发明的一个实施方式，提供一种电子水印嵌入装置，其在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入装置的特征在于，具有：嵌入序列生成单元，其根据上述嵌入信息生成嵌入序列，储存在第1存储单元中；排列生成单元，其根据上述第1存储单元的上述嵌入序列生成N-1维图案；调制单元，其按照上述N-1维图案上的值调制周期信号，从而生成N维嵌入图案，储存在第2存储单元中；以及嵌入图案重叠单元，其获得储存在上述第2存储单元中的上述N维嵌入图案，把该嵌入图案重叠在上述输入信号上。

根据这种电子水印嵌入装置，在第N维方向对N-1维图案进行调制来进行嵌入，从而利用将N-1维图案的嵌入信息扩展到N维空间上的冗余性，例如对高压缩或再拍摄等改变也具有足够的耐性，可以抑制品质恶化，将信息长度较长的信息作为电子水印进行嵌入。

另外，可以使用在N-1维空间内进行了波谱扩散的嵌入序列，与第N维方向的同步位移量无关地，对不需要同步一致、或者可以容易且高速地进行同步一致的电子水印进行嵌入。

上述调制单元可以构成为通过上述N-1维图案上的位置来生成N维嵌入图案，使得第N维方向的相位彼此不同。根据该结构，通过使用周期信号的相位嵌入电子水印，从而可以在第N维方向对N-1维图案容易且高速地进行调制，并且可以使用周期信号的相位位移，与第N维方向的同步位移量无关地，对不需要同步一致、或者可以容易且高速地进行同步一致的电子水印进行嵌入。另外，可以防止产生不足最低的视频信号量子化值而实际上没有嵌入电子水印的帧，可以有效使用作为电子水印的传输路径的视频信号，并且可以增加对于专门改变电子水印振幅较大的帧这样的攻击的耐性。

另外，通过相位在嵌入图案的N-1维空间上扩散，从而在相关计算的结果中由于嵌入前信号而显现的噪声分量的大小变得更小，结果可以进行可靠性更高的电子水印的嵌入、检测，另外，可以通过与现有同等程度的可靠性来进行品质恶化更少的电子水印的嵌入、检测。

另外，通过使用具有相同的基本频率且正交的2个周期信号之和嵌入电子水印，从而可以在第N维方向对N-1维图案容易且高速地进行调制，并且可以使用周期信号的相位位移，与第N维方向的同步位移量无关地，对不需要同步一致、或者可以容易且高速地进行同步一致的电子水印进行嵌入。

另外，使用矩形波、三角波这样的具有自相关函数不存在敏锐峰值的特性、与正弦波相比可容易地进行计算的周期函数作为周期信号，从而在计算资源匮乏的环境下也能更加高速地实现电子水印的嵌入处理。

另外，通过在调制中使用离散付里叶转换等线形转换，例如可以使用高速付里叶转换在N维方向对N-1维图案容易且高速地进行调制，并且可以使用离散付里叶转换系数等线形转换系数，与第N维方向的同步错开无关地，对不需要同步一致、或者可以容易且高速地进行同步一致的电子水印进行嵌入。

另外，在上述电子水印嵌入装置中，也可以是，上述N-1维图案是复数图案，上述排列生成单元生成上述N-1维图案，使得上述嵌入序列的一部分为实部，一部分为虚部。

根据该结构，可以使用复数的实部、虚部进行嵌入，并且可以在不存在与图案的对称性有关的制约的情况下使用N-1维空间整体进行嵌入，可以增长波谱扩散序列长度，检测可靠性变高，另外，可以通过与现有同等程度的可靠性将更长的嵌入信息长度作为电子水印进行嵌入，可以通过与现有同等程度的可靠性和信息长度对品质恶化更少的电子水印进行嵌入。

另外，在上述电子水印嵌入装置中，也可以是，上述N-1维图案是复数图案，上述调制单元调制上述周期信号，使得上述N-1维图案上的复数偏角成为调制信号的相位，绝对值成为调制信号的大小。

根据该结构，可以与第N维方向的同步位移量无关地，对不需要同步一致、或者可以容易且高速地进行同步一致的电子水印进行嵌入。另外，由于复数偏角成为第N维轴方向的调制信号的相位，因而可以防止产生不足最低的视频信号量子化值而实际上没有嵌入电子水印的帧，可以有效使用作为电子水印的传输路径的视频信号，并且可以增加对于专门改变电子水印振幅较大的帧这样的攻击的耐性。

另外，在上述电子水印嵌入装置中，也可以是，上述嵌入序列生成单元对生成的上述嵌入序列进行分割来生成多个嵌入序列，储存在上述第1存储单元中，上述排列生成单元生成与储存在上述第1存储单元中的上述多个嵌入序列分别对应的N-1维图案，上述调制单元生成与每个上述N-1维图案分别对应的N维嵌入图案，储存在上述第2存储单元中，上述嵌入图案重叠单元把上述第2存储单元的上述嵌入图案全都相加后，重叠在上述输入信号上。

根据该结构，通过使用多个周期信号嵌入信息，从而可以将信息长度更长的嵌入信息作为电子水印嵌入，另外，可以更加准确地明确检测结果的可靠性，并且可以增长波谱扩散序列长度，可以进行可靠性更高的电子水印嵌入。

另外，根据本发明的一个实施方式，提供一种电子水印嵌入装置，其在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入装置的特征在于，具有：嵌入序列生成单元，其根据上述嵌入信息来生成嵌入序列，储存在第1存储单元中；排列生成单元，其根据储存在上述第1存储单元中的上述嵌入序列，生成N-1维图案，储存在第2存储单元中；转换单元，其对上述输入信号进行正交转换，获得转换完毕信号；嵌入图案重叠单元，其把储存在上述第2存储单元中的上述N-1维图案重叠在上述转换完毕信号的一部分的N-1维平面上，获得逆变前信号；以及逆变单元，其对上述逆变前信号进行正交逆变，获得嵌入完毕信号。

根据这种电子水印嵌入装置，通过将N-1维图案作为第N维方向的信号重叠在嵌入前信号上进行嵌入，从而利用将N-1维图案的嵌入信息扩展到N维空间上的冗余性，例如对于高压缩和再拍摄等改变也具有足够耐性，可以抑制品质恶化，将信息长度较长的信息作为电子水印进行嵌入。另外，可以在不存在与图案的对称性有关的制约的情况下使用N-1维空间整体进行嵌入，可以增长波谱扩散序列长度，检测可靠性变高，另外，可以通过与现有同等程度的可靠性将更长的嵌入信息长度作为电子水印进行嵌入，可以通过与现有同等程度的可靠性和信息长度对品质恶化更少的电子水印进行嵌入。另外，可以使用在N-1维空间内进行了波谱扩散的嵌入序列，与第N维方向的同步位移量无关地，对不需要同步一致、或者可以容易且高速地进行同步一致的电子水印进行嵌入。另外，可以防止产生不足最低的视频信号量子化值而实际上没有嵌入电子水印的帧，可以有效使用作为电子水印的传输路径的视频信号，并且可以增加对于专门改变电子水印振幅较大的帧这样的攻击的耐性。

在上述电子水印嵌入装置中，也可以是，上述嵌入序列生成单元生成多个嵌入序列，储存在上述第1存储单元中，上述排列生成单元生成与储存在上述第1存储单元中的上述多个嵌入序列分别对应的N-1维图案，储存在上述第2存储单元中，上述嵌入图案重叠单元将储存在上述第2存储单元中的上述N-1维图案分别重叠在上述转换完毕信号的多个N-1维平面上。

根据该结构，通过把N-1维图案重叠在转换完毕信号的多个N-1维平面上，从而可以将信息长度更长的嵌入信息作为电子水印进行嵌入，另外，可以更加准确地明确检测结果的可靠性，并且可以增长波谱扩散序列长度，可以进行可靠性更高的电子水印嵌入。

另外，根据本发明的一个实施方式，提供一种电子水印检测装置，其检测在人们感知上无法察觉的情况下对具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号预先嵌入的电子水印，该电子水印检测装置的特征在于，具有：解调单元，其测定上述输入信号的一个维数方向上规定周期信号的分量，求出N-1维图案；检测序列提取单元，其根据上述N-1维图案的值求出检测序列，储存在存储单元中；以及相关值计算单元，其根据储存在上述存储单元中的上述检测序列和嵌入序列的相关值的大小，检测被嵌入的电子水印。

根据这种电子水印检测装置，利用使N-1维图案的嵌入信息扩展到N维空间内的冗余性，例如对于高压缩和再拍摄等改变也具有足够耐性，可以抑制品质恶化，对信息长度较长的信息进行电子水印的检测。另外，可以使用在N-1维空间中进行了波谱扩散的嵌入序列，与第N维方向的同步位移量无关地，对不需要同步一致、或者可以容易且高速地进行同步一致的电子水印进行检测。

另外，通过在解调中使用离散付里叶转换等线形转换，从而例如可以使用高速付里叶转换等根据N维信号对N-1维图案容易且高速地进行解调，并且可以使用离散付里叶转换系数等线形转换系数，与第N维方向的同步错开无关地，对不需要同步一致、或者可以容易且高速地进行同步一致的电子水印进行检测。

上述解调单元可以构成为生成具有相同频率且正交的2个周期信号，根据上述输入信号和上述周期信号的相关来求出N-1维图案。

根据该结构，可以在第N维方向对N-1维图案容易且高速地进行解调，并且可以使用周期信号的相位位移，与第N维方向的同步位移量无关地，对不需要同步一致、或者可以容易且高速地进行同步一致的电子水印进行检测。

另外，使用矩形波、三角波这样的具有自相关函数不存在敏锐峰值的特性、与正弦波相比可容易地进行计算的周期函数作为周期信号，从而在计算资源匮乏的环境下也能更加高速地实现电子水印的嵌入处理。

另外，上述解调单元可以构成为根据第N维的方向的差分值或微分值来解调上述输入信号。

根据该结构，通过使用信号的差分或微分进行基于周期信号的解调，从而可以进行检测精度较高的电子水印检测，并且可以成为在同等程度的检测性能下信号恶化更少的电子水印方式。

也可以是，在上述电子水印检测装置中，上述N-1维图案是复数图案，上述检测序列提取单元根据上述N-1维图案的实部和虚部的值求出上述检测序列，储存在上述存储单元中。

根据该结构，通过使用复数的实部、虚部嵌入的电子水印的检测，可以在不存在与图案的对称性有关的制约的情况下使用N-1维空间整体进行嵌入，因而可以增长波谱扩散序列长度，检测可靠性变高，另外，可以通过与现有同等程度的可靠性将更长的嵌入信息作为电子水印进行检测，可以通过与现有同等程度的可靠性和信息长度对品质恶化更少的电子水印进行检测。

另外，在上述电子水印检测装置中，也可以是，上述N-1维图案是复数图案，上述相关值计算单元求出每个比特的复数相关值，在对齐每个比特的复数相关值的朝向的基础上取它们的总和，根据该总和检测被嵌入的电子水印。根据该结构，与按照每个比特进行检测相比比特判定错误减少，可以实现更高的耐性。

另外，在上述电子水印检测装置中，也可以是，上述N-1维图案是复数图案，上述相关值计算单元根据复数相关值的绝对值来检测被嵌入的电子水印。

根据该结构，通过使用复数相关值的绝对值进行检测，从而对于在第N维方向同步错开的输入信号也可以获得与嵌入序列的相关，可以进行不需要同步一致的电子水印检测。

另外，在上述电子水印嵌入装置中，也可以是，上述N-1维图案是复数图案，上述相关值计算单元求出每个比特的复数相关值，在对齐每个比特的复数相关值的朝向的基础上取它们的总和，上述电子水印嵌入装置还具有同步单元，上述同步单元根据该总和的偏角，求出上述输入信号的同步位移量。由此，可以测定同步位移量，可以进行容易且高速的同步一致的电子水印检测。另外，与根据每个比特的复数相关值求出同步位移量相比，可以更可靠地进行精度较高的同步位移量的测定。

另外，在上述电子水印嵌入装置中，也可以是，上述N-1维图案是复数图案，上述电子水印嵌入装置还具有同步单元，上述同步单元根据上述检测序列和上述嵌入序列的复数相关值的偏角，求出上述输入信号的同步位移量。

通过使用复数相关值的偏角进行检测，从而对于在第N维方向同步错开的输入信号也可获得与嵌入序列的相关，可以测定同步位移量，可以进行容易且高速的同步一致的电子水印检测。

在上述电子水印嵌入装置中，也可以是，上述解调单元测定多个周期信号的相位，求出多个N-1维图案，上述同步单元按照多个N-1维图案分别求出同步位移量，上述检测序列提取单元根据分别对应上述多个N-1维图案的上述同步位移量校正同步，求出检测序列，储存在上述存储单元中，上述相关值计算单元计算结合了按照上述多个N-1维图案分别获得的储存在上述存储单元中的上述检测序列后的序列和上述嵌入序列的相关值。

根据该结构，通过使用多个周期信号检测被嵌入的电子水印，从而可以将信息长度更长的嵌入信息作为电子水印进行检测，另外，可以更加准确地明确检测结果的可靠性，并且可以增长波谱扩散序列长度，可以进行可靠性更高的电子水印检测。

另外，上述同步单元可以构成为根据按照上述多个N-1维图案分别获得的同步位移量，求出第N维的轴向的整体位移量。根据该结构，可以高精度地求出各检测复数图案的同步位移量，可以进行检测精度较高、且在同等程度的检测精度下品质恶化较少的电子水印检测。

另外，也可以是，上述同步单元具有检测单元，该检测单元检测预先嵌入的同步序列，进行同步一致，按照上述同步位移量对输入信号进行再次分割，检测剩余的多个嵌入信息。根据该结构，通过检测在时间方向上被分割的嵌入信息，从而可以将更长的嵌入信息嵌入到信号中，可以扩大电子水印的适用领域。

另外，根据本发明的一个实施方式，提供一种电子水印嵌入程序，其在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入程序使计算机作为以下单元发挥作用：嵌入序列生成单元，其根据上述嵌入信息生成嵌入序列，储存在第1存储单元中；排列生成单元，其根据上述第1存储单元的上述嵌入序列生成N-1维图案；调制单元，其按照上述N-1维图案上的值调制周期信号，从而生成N维嵌入图案，储存在第2存储单元中；以及嵌入图案重叠单元，其获得储存在上述第2存储单元中的上述N维嵌入图案，把该嵌入图案重叠在上述输入信号上。

另外，根据本发明的一个实施方式，提供一种电子水印嵌入程序，其在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入程序使计算机作为以下单元发挥作用：嵌入序列生成单元，其根据上述嵌入信息来生成嵌入序列，储存在第1存储单元中；排列生成单元，其根据储存在上述第1存储单元中的上述嵌入序列，生成N-1维图案，储存在第2存储单元中；转换单元，其对上述输入信号进行正交转换，获得转换完毕信号；嵌入图案重叠单元，其把储存在上述第2存储单元中的上述N-1维图案重叠在上述转换完毕信号的一部分的N-1维平面上，获得逆变前信号；以及逆变单元，其对上述逆变前信号进行正交逆变，获得嵌入完毕信号。

并且，根据本发明的一个实施方式，提供一种电子水印检测程序，其检测在人们感知上无法察觉的情况下对具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号预先嵌入的电子水印，该电子水印检测程序使计算机作为以下单元发挥作用：解调单元，其测定上述输入信号的一个维数方向上规定周期信号的分量，求出N-1维图案；检测序列提取单元，其根据上述N-1维图案的值求出检测序列，储存在存储单元中；以及相关值计算单元，其根据储存在上述存储单元中的上述检测序列和嵌入序列的相关值的大小，检测被嵌入的电子水印。

产业可用性

本发明可应用于对静止图像/动态图像嵌入电子水印的技术以及检测电子水印的技术。

并且，本发明不限于上述实施方式，可以在权利要求书内实施各种变更/应用。

本国际申请主张基于2006年3月7日提交的日本专利申请第2006-061746号的优先权，在本国际申请中援引其全部内容。

Claims (38)

1.一种电子水印嵌入方法，其在具有嵌入序列生成单元、排列生成单元、调制单元、存储单元、嵌入图案重叠单元的电子水印嵌入装置中，在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入方法的特征在于，

上述嵌入序列生成单元根据上述嵌入信息来生成嵌入序列，储存在第1存储单元中，

上述排列生成单元根据上述第1存储单元的上述嵌入序列，生成N-1维图案，

上述调制单元按照上述N-1维图案上的值来调制周期信号，从而生成N维嵌入图案，储存在第2存储单元中，

上述嵌入图案重叠单元获得储存在上述第2存储单元中的上述N维嵌入图案，把该嵌入图案重叠在上述输入信号上。

2.根据权利要求1所述的电子水印嵌入方法，其特征在于，上述调制单元生成N维嵌入图案，使得第N维的方向的相位根据上述N-1维图案上的位置而彼此不同。

3.根据权利要求1或2所述的电子水印嵌入方法，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述排列生成单元生成上述N-1维图案，使得上述嵌入序列的一部分为实部，一部分为虚部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子水印嵌入方法，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述调制单元调制上述周期信号，使得上述N-1维图案上的复数偏角成为调制信号的相位，绝对值成为调制信号的大小。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子水印嵌入方法，其特征在于，

上述嵌入序列生成单元对生成的上述嵌入序列进行分割来生成多个嵌入序列，储存在上述第1存储单元中，

上述排列生成单元生成与储存在上述第1存储单元中的上述多个嵌入序列分别对应的N-1维图案，

上述调制单元生成与上述N-1维图案分别对应的N维嵌入图案，储存在上述第2存储单元中，

上述嵌入图案重叠单元把上述第2存储单元的上述嵌入图案全都相加后，重叠在上述输入信号上。

6.一种电子水印嵌入方法，其在具有嵌入序列生成单元、排列生成单元、转换单元、存储单元、嵌入图案重叠单元、逆变单元的电子水印嵌入装置中，在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入方法的特征在于，

上述嵌入序列生成单元根据上述嵌入信息来生成嵌入序列，储存在第1存储单元中，

上述排列生成单元根据储存在上述第1存储单元中的上述嵌入序列来生成N-1维图案，储存在第2存储单元中，

上述转换单元对上述输入信号进行正交转换，获得转换完毕信号，

上述嵌入图案重叠单元把储存在上述第2存储单元中的上述N-1维图案重叠在上述转换完毕信号的一部分的N-1维平面上，获得逆变前信号，

上述逆变单元对上述逆变前信号进行正交逆变，获得嵌入完毕信号。

7.根据权利要求6所述的电子水印嵌入方法，其特征在于，

上述嵌入序列生成单元生成多个嵌入序列，储存在上述第1存储单元中，

上述排列生成单元生成与储存在上述第1存储单元中的上述多个嵌入序列分别对应的N-1维图案，储存在上述第2存储单元中，

上述嵌入图案重叠单元将储存在上述第2存储单元中的上述N-1维图案分别重叠在上述转换完毕信号的多个N-1维平面上。

8.一种电子水印检测方法，其在具有解调单元、检测序列提取单元、相关值计算单元、存储单元的电子水印检测装置中，检测在人们感知上无法察觉的情况下对具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号预先嵌入的电子水印，该电子水印检测方法的特征在于，

上述解调单元测定上述输入信号的一个维数方向上规定周期信号的分量，求出N-1维图案，

上述检测序列提取单元根据上述N-1维图案的值求出检测序列，储存在存储单元中，

上述相关值计算单元根据储存在上述存储单元中的上述检测序列和嵌入序列的相关值的大小，检测被嵌入的电子水印。

9.根据权利要求8所述的电子水印检测方法，其特征在于，上述解调单元生成具有相同频率且正交的2个周期信号，根据上述输入信号和上述周期信号的相关来求出N-1维图案。

10.根据权利要求8或9所述的电子水印检测方法，其特征在于，上述解调单元根据第N维的方向的差分值或微分值来解调上述输入信号。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的电子水印检测方法，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述检测序列提取单元根据上述N-1维图案的实部和虚部的值求出上述检测序列，储存在上述存储单元中。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的电子水印检测方法，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述相关值计算单元求出每个比特的复数相关值，在对齐每个比特的复数相关值的朝向的基础上取它们的总和，根据该总和检测被嵌入的电子水印。

13.根据权利要求8至11中任一项所述的电子水印检测方法，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述相关值计算单元根据复数相关值的绝对值来检测被嵌入的电子水印。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的电子水印检测方法，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述相关值计算单元求出每个比特的复数相关值，在对齐每个比特的复数相关值的朝向的基础上取它们的总和，同步单元根据该总和的偏角，求出上述输入信号的同步位移量。

15.根据权利要求8至13中任一项所述的电子水印检测方法，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

同步单元根据上述检测序列和上述嵌入序列的复数相关值的偏角，求出上述输入信号的同步位移量。

16.根据权利要求15所述的电子水印检测方法，其特征在于，

上述解调单元测定多个周期信号的相位，求出多个N-1维图案，

上述同步单元按照多个N-1维图案分别求出同步位移量，

上述检测序列提取单元根据分别对应上述多个N-1维图案的上述同步位移量校正同步，求出检测序列，储存在上述存储单元中，

上述相关值计算单元计算结合了按照上述多个N-1维图案分别获得的储存在上述存储单元中的上述检测序列后的序列和上述嵌入序列的相关值。

17.根据权利要求16所述的电子水印检测方法，其特征在于，上述同步单元根据按照上述多个N-1维图案分别获得的同步位移量，求出第N维的轴向的整体位移量。

18.根据权利要求15所述的电子水印检测方法，其特征在于，上述同步单元检测预先嵌入的同步序列，进行同步一致，按照上述同步位移量对输入信号进行再次分割，检测剩余的多个嵌入信息。

19.一种电子水印嵌入装置，其在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入装置的特征在于，具有：

嵌入序列生成单元，其根据上述嵌入信息生成嵌入序列，储存在第1存储单元中；

排列生成单元，其根据上述第1存储单元的上述嵌入序列生成N-1维图案；

调制单元，其按照上述N-1维图案上的值调制周期信号，从而生成N维嵌入图案，储存在第2存储单元中；以及

嵌入图案重叠单元，其获得储存在上述第2存储单元中的上述N维嵌入图案，把该嵌入图案重叠在上述输入信号上。

20.根据权利要求19所述的电子水印嵌入装置，其特征在于，上述调制单元生成N维嵌入图案，使得第N维的方向的相位根据上述N-1维图案上的位置而彼此不同。

21.根据权利要求19或20所述的电子水印嵌入装置，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述排列生成单元生成上述N-1维图案，使得上述嵌入序列的一部分为实部，一部分为虚部。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的电子水印嵌入装置，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述调制单元调制上述周期信号，使得上述N-1维图案上的复数偏角成为调制信号的相位，绝对值成为调制信号的大小。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的电子水印嵌入装置，其特征在于，

上述嵌入序列生成单元对生成的上述嵌入序列进行分割来生成多个嵌入序列，储存在上述第1存储单元中，

上述排列生成单元生成与储存在上述第1存储单元中的上述多个嵌入序列分别对应的N-1维图案，

上述调制单元生成与每个上述N-1维图案分别对应的N维嵌入图案，储存在上述第2存储单元中，

上述嵌入图案重叠单元把上述第2存储单元的上述嵌入图案全都相加后，重叠在上述输入信号上。

24.一种电子水印嵌入装置，其在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入装置的特征在于，具有：

嵌入序列生成单元，其根据上述嵌入信息来生成嵌入序列，储存在第1存储单元中；

排列生成单元，其根据储存在上述第1存储单元中的上述嵌入序列，生成N-1维图案，储存在第2存储单元中；

转换单元，其对上述输入信号进行正交转换，获得转换完毕信号；

嵌入图案重叠单元，其把储存在上述第2存储单元中的上述N-1维图案重叠在上述转换完毕信号的一部分的N-1维平面上，获得逆变前信号；以及

逆变单元，其对上述逆变前信号进行正交逆变，获得嵌入完毕信号。

25.根据权利要求24所述的电子水印嵌入装置，其特征在于，

上述嵌入序列生成单元生成多个嵌入序列，储存在上述第1存储单元中，

上述排列生成单元生成与储存在上述第1存储单元中的上述多个嵌入序列分别对应的N-1维图案，储存在上述第2存储单元中，

上述嵌入图案重叠单元将储存在上述第2存储单元中的上述N-1维图案分别重叠在上述转换完毕信号的多个N-1维平面上。

26.一种电子水印检测装置，其检测在人们感知上无法察觉的情况下对具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号预先嵌入的电子水印，该电子水印检测装置的特征在于，具有：

解调单元，其测定上述输入信号的一个维数方向上规定周期信号的分量，求出N-1维图案；

检测序列提取单元，其根据上述N-1维图案的值求出检测序列，储存在存储单元中；以及

相关值计算单元，其根据储存在上述存储单元中的上述检测序列和嵌入序列的相关值的大小，检测被嵌入的电子水印。

27.根据权利要求26所述的电子水印检测装置，其特征在于，上述解调单元生成具有相同频率且正交的2个周期信号，根据上述输入信号和上述周期信号的相关来求出N-1维图案。

28.根据权利要求26或27所述的电子水印检测装置，其特征在于，上述解调单元根据第N维的方向的差分值或微分值来解调上述输入信号。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的电子水印检测装置，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述检测序列提取单元根据上述N-1维图案的实部和虚部的值求出上述检测序列，储存在上述存储单元中。

30.根据权利要求26至29中任一项所述的电子水印检测装置，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述相关值计算单元求出每个比特的复数相关值，在对齐每个比特的复数相关值的朝向的基础上取它们的总和，根据该总和检测被嵌入的电子水印。

31.根据权利要求26至29中任一项所述的电子水印检测装置，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述相关值计算单元根据复数相关值的绝对值来检测被嵌入的电子水印。

32.根据权利要求26至31中任一项所述的电子水印检测装置，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述相关值计算单元求出每个比特的复数相关值，在对齐每个比特的复数相关值的朝向的基础上取它们的总和，

上述电子水印检测装置还具有同步单元，该同步单元根据该总和的偏角，求出上述输入信号的同步位移量。

33.根据权利要求26至31中任一项所述的电子水印检测装置，其特征在于，

上述N-1维图案是复数图案，

上述电子水印检测装置还具有同步单元，该同步单元根据上述检测序列和上述嵌入序列的复数相关值的偏角，求出上述输入信号的同步位移量。

34.根据权利要求33所述的电子水印检测装置，其特征在于，

上述解调单元测定多个周期信号的相位，求出多个N-1维图案，

上述同步单元按照多个N-1维图案分别求出同步位移量，

上述检测序列提取单元根据分别对应上述多个N-1维图案的上述同步位移量校正同步，求出检测序列，储存在上述存储单元中，

上述相关值计算单元计算结合了按照上述多个N-1维图案分别获得的储存在上述存储单元中的上述检测序列后的序列和上述嵌入序列的相关值。

35.根据权利要求34所述的电子水印检测装置，其特征在于，上述同步单元根据按照上述多个N-1维图案分别获得的同步位移量，求出第N维的轴向的整体位移量。

36.根据权利要求34所述的电子水印检测装置，其特征在于，上述同步单元具有检测单元，该检测单元检测预先嵌入的同步序列，进行同步一致，按照上述同步位移量对输入信号进行再次分割，检测剩余的多个嵌入信息。

37.一种电子水印嵌入程序，其在人们感知上无法察觉的情况下，将嵌入信息作为电子水印嵌入到具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号中，该电子水印嵌入程序的特征在于，使计算机作为权利要求19至25中任一项所述的电子水印嵌入装置发挥作用。

38.一种电子水印检测程序，其检测在人们感知上无法察觉的情况下对具有N(N是2以上的整数)以上维数的输入信号预先嵌入的电子水印，该电子水印检测程序的特征在于，使计算机作为权利要求26至36中任一项所述的电子水印检测装置发挥作用。

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